KR101699443B1 - Method for manufacturing semiconductor device having vertical channel transistor - Google Patents

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Abstract

수직 채널 트랜지스터를 구비한 반도체 소자의 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 기판의 상면으로부터 제1 깊이를 가지고 제1 방향으로 연장되는 라인 형상의 복수의 제1 소자분리막들을 상기 기판에 형성하여, 상기 제1 방향으로 연장되는 라인 형상의 복수의 활성 영역을 정의하는 단계; 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 연장되고 상기 제1 깊이보다 작은 제2 깊이를 가지며 제1 폭을 가지는 복수의 트렌치들을 형성하는 단계; 상기 복수의 트렌치들 중 일정 간격을 따라 선택되는 상기 복수의 트렌치들의 저면의 상기 기판을 식각하여 상기 제2 깊이보다 큰 제3 깊이를 가지는 복수의 소자분리용 트렌치들을 형성하는 단계; 상기 복수의 소자분리용 트렌치들의 하부에 절연 물질을 포함하는 제2 소자분리막을 형성하는 단계; 및 상기 복수의 트렌치들 및 상기 복수의 소자분리용 트렌치들의 저면에 매몰 비트 라인을 형성하는 단계;를 포함한다.A method of manufacturing a semiconductor device having a vertical channel transistor is provided. A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes forming a plurality of line-shaped first isolation films extending from a top surface of a substrate at a first depth in a first direction on the substrate, Defining a plurality of active areas in a line shape extending to the active area; Forming a plurality of trenches extending in a second direction perpendicular to the first direction and having a second depth less than the first depth and having a first width; Forming a plurality of device isolation trenches having a third depth greater than the second depth by etching the substrate on the bottom surface of the plurality of trenches selected at regular intervals among the plurality of trenches; Forming a second device isolation layer including an insulating material below the plurality of device isolation trenches; And forming a buried bit line on the bottom surface of the plurality of trenches and the plurality of device isolation trenches.

Description

수직 채널 트랜지스터를 구비한 반도체 소자의 제조 방법{Method for manufacturing semiconductor device having vertical channel transistor}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a vertical channel transistor,

본 발명의 기술적 사상은 반도체 메모리 소자의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 특히 콘택 게이트(contact gate)의 측벽에 대면하는 활성 영역에 수직 채널이 형성되는 구조를 가지는 수직 채널 트랜지스터를 구비한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.The technical idea of the present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor memory device and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor memory device having a vertical channel transistor having a structure in which a vertical channel is formed in an active region facing a side wall of a contact gate And a method of manufacturing a semiconductor device.

반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 반도체 소자의 구성 요소들에 대한 디자인 룰이 감소되고 있다. 특히, 많은 수의 트랜지스터를 필요로 하는 반도체 소자에 있어서 디자인 룰의 표준이 되는 게이트 길이가 감소되고 이에 따라 채널의 길이도 감소된다. 고도로 스케일링(scaling)된 반도체 소자의 트랜지스터에서 소스와 드레인간의 거리를 길게 하여 유효 채널 길이를 증가시키기 위하여 수직 채널 트랜지스터가 제안되었다.As the degree of integration of semiconductor devices increases, the design rules for components of semiconductor devices are decreasing. Particularly, in a semiconductor device requiring a large number of transistors, the gate length, which is a standard of a design rule, is reduced, and the channel length is also reduced. A vertical channel transistor has been proposed in order to increase the effective channel length by lengthening the distance between the source and the drain in a transistor of a highly scaled semiconductor device.

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 미세화된 단위 셀 사이즈를 가지는 수직 채널 트랜지스터 구조의 반도체 소자를 제조하는 데 있어서, 콘택 게이트의 채널 폭이 일정하게 형성되는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device in which a channel width of a contact gate is uniformly formed in manufacturing a semiconductor device having a vertical channel transistor structure having a miniaturized unit cell size will be.

또한, 본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 비트 라인이 인접하는 활성 영역과 효과적으로 절연되는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which bit lines are effectively insulated from adjacent active regions.

본 발명의 일 실시예에 따른 수직 채널 트랜지스터를 구비한 반도체 소자의 제조 방법이 제공된다. 상기 반도체 소자의 제조 방법은, 기판의 상면으로부터 제1 깊이를 가지고 제1 방향으로 연장되는 라인 형상의 복수의 제1 소자분리막들을 상기 기판에 형성하여, 상기 제1 방향으로 연장되는 라인 형상의 복수의 활성 영역을 정의하는 단계;A method of manufacturing a semiconductor device having a vertical channel transistor according to an embodiment of the present invention is provided. A plurality of line-shaped first isolation films extending in a first direction from a top surface of the substrate at a first depth are formed on the substrate, and a plurality of line-shaped Defining an active region of the substrate;

상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 연장되고 상기 제1 깊이보다 작은 제2 깊이를 가지며 제1 폭을 가지는 복수의 트렌치들을 형성하는 단계; 상기 복수의 트렌치들 중 일정 간격을 따라 선택되는 상기 복수의 트렌치들의 저면의 상기 기판을 식각하여 상기 제2 깊이보다 큰 제3 깊이를 가지는 복수의 소자분리용 트렌치들을 형성하는 단계; 상기 복수의 소자분리용 트렌치들의 하부에 절연 물질을 포함하는 제2 소자분리막을 형성하는 단계; 및 상기 복수의 트렌치들 및 상기 복수의 소자분리용 트렌치들의 저면에 매몰 비트 라인을 형성하는 단계;를 포함한다.Forming a plurality of trenches extending in a second direction perpendicular to the first direction and having a second depth less than the first depth and having a first width; Forming a plurality of device isolation trenches having a third depth greater than the second depth by etching the substrate on the bottom surface of the plurality of trenches selected at regular intervals among the plurality of trenches; Forming a second device isolation layer including an insulating material below the plurality of device isolation trenches; And forming a buried bit line on the bottom surface of the plurality of trenches and the plurality of device isolation trenches.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 제2 소자분리막을 형성하는 단계에서, 상기 제2 소자분리막은 상기 복수의 소자분리용 트렌치들의 하부 및 측면에 노출되는 상기 기판을 산화시켜 형성될 수 있다.In some embodiments of the present invention, in the step of forming the second device isolation film, the second device isolation film may be formed by oxidizing the substrate exposed on the bottom and side surfaces of the plurality of device isolation trenches.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 복수의 트렌치들을 형성하는 단계 후에, 상기 복수의 트렌치들 내에 절연막 라이너를 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, after forming the plurality of trenches, forming an insulating film liner in the plurality of trenches may be further included.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 복수의 소자분리용 트렌치들을 형성하는 단계는, 상기 복수의 트렌치들 중 상기 소자분리용 트렌치들이 형성될 영역의 상기 복수의 트렌치들을 노출시키는 개구부를 포함하는 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 개구부에 의해 노출된 상기 복수의 트렌치들의 저면의 상기 절연막 라이너를 제거하는 단계; 및 상기 제거된 절연막 라이너에 의해 노출된 상기 복수의 트렌치들의 저면의 상기 기판을 식각하는 단계;를 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the step of forming the plurality of device isolation trenches includes a step of forming a plurality of trenches in the device isolation trenches, Forming a pattern; Removing the insulating film liner on the bottom surface of the plurality of trenches exposed by the opening; And etching the substrate on the bottom surface of the plurality of trenches exposed by the removed insulating film liner.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 제2 소자분리막을 형성하는 단계에서, 상기 제2 소자분리막은, 상기 복수의 소자분리용 트렌치들의 측벽에 형성되는 상기 절연막 라이너를 산화 방지막으로 하여 상기 복수의 소자분리용 트렌치들의 하부를 선택적으로 산화시키는 LOCOS 방식에 의할 수 있다.In some embodiments of the present invention, in the step of forming the second isolation film, the second isolation film may be formed by using the insulation film liner formed on the sidewall of the plurality of isolation trenches as an oxidation- The LOCOS method for selectively oxidizing the bottoms of the element isolation trenches can be adopted.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 복수의 소자분리용 트렌치들을 형성하는 단계에서, 상기 복수의 소자분리용 트렌치들은, 상기 제1 방향을 따라 교번적으로 선택되는 상기 복수의 트렌치들이 상기 제1 활성 영역과 교차하는 영역 중 상기 제2 방향을 따라 교번적으로 선택되는 영역에 형성될 수 있다.In some embodiments of the present invention, in the step of forming the plurality of element isolation trenches, the plurality of element isolation trenches are formed such that the plurality of trenches, which are alternately selected along the first direction, And may be formed in an area alternately selected along the second direction among the areas intersecting the active area.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 제2 소자분리막은 상기 제1 폭보다 큰 제2 폭을 가질 수 있다.In some embodiments of the present invention, the second isolation film may have a second width larger than the first width.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 제2 소자분리막을 형성하는 단계 후에, 상기 복수의 트렌치들 저면의 상기 기판 및 상기 제1 소자분리막과, 상기 복수의 소자분리용 트렌치들의 저면의 상기 제2 소자분리막을 일부 식각하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, after forming the second isolation film, the substrate and the first isolation film on the bottom surface of the plurality of trenches and the second isolation film on the bottom surface of the plurality of isolation trenches And partially etching the device isolation film.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 일부 식각하는 단계에서, 식각된 상기 복수의 트렌치들 및 상기 복수의 소자분리용 트렌치들은 상기 제1 깊이보다 작은 깊이를 가질 수 있다.In some embodiments of the present invention, in the partially etched step, the etched plurality of trenches and the plurality of device isolation trenches may have a depth less than the first depth.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 일부 식각하는 단계 후에, 제1 소스 영역 및 드레인 영역을 형성하기 위한 저농도 도펀트의 이온 주입 단계;를 더 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, after the partially etching step, an ion implantation step of a low concentration dopant to form a first source region and a drain region may be further included.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 식각하는 단계는, 소정 깊이까지 식각하는 제1 단계 및 목적하는 깊이까지 추가로 식각하는 제2 단계로 나누어 수행되며, 상기 제1 단계와 상기 제2 단계의 사이에, 제1 소스 영역 및 드레인 영역을 형성하기 위한 이온 주입 단계;를 더 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the etching step is performed in a first step of etching to a predetermined depth and a second step of further etching to a desired depth, and the first step and the second step And an ion implanting step for forming a first source region and a drain region between the first electrode and the second electrode.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 복수의 트렌치들을 형성하는 단계 후에, 상기 복수의 트렌치들 내측벽에 산화막을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, after forming the plurality of trenches, forming an oxide film on the inner wall of the plurality of trenches may be further included.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 제2 소자분리막을 형성하는 단계 이후에, 제1 소스 영역 및 드레인 영역을 형성하기 위한 이온 주입 단계;를 더 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, after the step of forming the second isolation film, an ion implantation step for forming the first source region and the drain region may be further included.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 이온 주입 단계에서, 상기 복수의 트렌치들에 형성된 상기 매몰 비트 라인의 하면 및 측면에서 상기 매몰 비트 라인과 접하는 상기 활성 영역에 불순물이 주입될 수 있다.In some embodiments of the present invention, in the ion implantation step, impurities may be implanted into the active region in contact with the buried bit line at the bottom and sides of the buried bit line formed in the plurality of trenches.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 매몰 비트 라인의 하면은 상기 제2 깊이보다 작은 깊이에 위치할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the bottom surface of the buried bit line may be located at a depth less than the second depth.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 매몰 비트 라인은 상기 기판의 상부면보다 낮게 형성될 수 있다.In some embodiments of the present invention, the buried bit line may be formed lower than the top surface of the substrate.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 활성 영역은, 상기 복수의 소자분리용 트렌치들 사이에, 상기 복수의 트렌치들을 중심으로 양분되는 두 개의 활성 필라들을 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the active region may include two active pillars between the plurality of device isolation trenches, which are bisected about the plurality of trenches.

본 발명의 일부 실시예들에서, 상기 매몰 비트 라인 상에 상기 복수의 트렌치들 및 상기 복수의 소자분리용 트렌치들을 채우는 매립 절연막을 형성하는 단계; 상기 활성 영역들의 상부 영역에 제2 소스 영역 및 드레인 영역을 형성하는 단계; 상기 활성 필라들의 각각 하나의 수직 측면에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 및 상기 기판의 상면보다 낮은 저면을 가지고 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 수직 측면에 대면하고 있는 콘택 게이트와, 상기 콘택 게이트에 연결되어 상기 기판의 상면 위에 위치하는 워드 라인을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the method includes forming a buried insulating film filling the plurality of trenches and the plurality of element isolation trenches on the buried bit line; Forming a second source region and a drain region in an upper region of the active regions; Forming a gate insulating film on one vertical side of each of the active pillars; And a contact gate having a bottom surface lower than the top surface of the substrate and facing the vertical side surface with the gate insulating film therebetween; and forming a word line connected to the contact gate and located on the top surface of the substrate .

본 발명의 다른 형태에 따른 수직 채널 트랜지스터를 구비한 반도체 소자의 제조 방법이 제공된다. 상기 반도체 소자의 제조 방법은, 기판에 라인 형상의 복수의 활성 영역을 정의하는 단계; 상기 복수의 활성 영역과 수직한 복수의 트렌치들을 형성하는 단계; 상기 복수의 트렌치들 중 일정 간격을 따라 선택되는 상기 복수의 트렌치들의 저면의 상기 기판을 식각하여 복수의 소자분리용 트렌치들을 형성하는 단계; 상기 복수의 소자분리용 트렌치들 저면에 절연층을 형성하는 단계; 및 상기 복수의 트렌치들 및 상기 복수의 소자분리용 트렌치들의 저면에 매몰 비트 라인을 형성하는 단계;를 포함한다.A method of manufacturing a semiconductor device having a vertical channel transistor according to another aspect of the present invention is provided. The method includes the steps of defining a plurality of line-shaped active regions on a substrate; Forming a plurality of trenches perpendicular to the plurality of active regions; Forming a plurality of device isolation trenches by etching the substrate on the bottom surface of the plurality of trenches, the plurality of trenches being selected at regular intervals among the plurality of trenches; Forming an insulating layer on the bottom surfaces of the plurality of element isolation trenches; And forming a buried bit line on the bottom surface of the plurality of trenches and the plurality of device isolation trenches.

본 발명의 또 다른 형태에 따른 수직 채널 트랜지스터를 구비한 반도체 소자의 제조 방법이 제공된다. 상기 반도체 소자의 제조 방법은, 기판에 라인 형상의 복수의 제1 활성 영역을 정의하는 단계; 상기 기판에 상기 복수의 제1 활성 영역과 수직한 복수의 트렌치들을 형성하는 단계; 상기 복수의 트렌치들 중 일부의 깊이를 연장하여 복수의 소자분리용 트렌치들을 형성하는 단계; 및 상기 복수의 소자분리용 트렌치들 내에 절연층을 형성하여 복수의 아일랜드 형상의 제2 활성 영역을 형성하는 단계;를 포함한다.A method of manufacturing a semiconductor device having a vertical channel transistor according to another aspect of the present invention is provided. The method of manufacturing a semiconductor device includes: defining a plurality of first active areas in a line shape on a substrate; Forming a plurality of trenches perpendicular to the plurality of first active regions on the substrate; Extending a depth of a portion of the plurality of trenches to form a plurality of device isolation trenches; And forming an insulating layer in the plurality of element isolation trenches to form a plurality of island-shaped second active regions.

본 발명의 기술적 사상에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 활성 영역에 수직 채널이 형성되는 4F2의 단위 메모리 셀 사이즈를 가지는 메모리 셀 어레이에서 기판 내에 형성된 복수의 매몰 비트 라인을 포함한다. 고집적화에 의해 미세화된 단위 셀 사이즈를 가지는 수직 채널 트랜지스터 구조의 반도체 소자에서, 라인 형태의 활성 영역을 형성한 후에 추가적인 소자분리막을 형성함으로써, 콘택 게이트의 채널이 일정한 폭을 가지도록 형성될 수 있다. A method of manufacturing a semiconductor device according to the technical idea of the present invention includes a plurality of buried bit lines formed in a substrate in a memory cell array having a unit memory cell size of 4F 2 in which a vertical channel is formed in an active region. The channel of the contact gate can be formed to have a constant width by forming an additional device isolation film after forming the active region in the form of a line in the semiconductor device of the vertical channel transistor structure having the unit cell size refined by high integration.

또한, 소자분리막에 자기 정합하여 매몰 비트 라인을 형성함으로써, 상기 매몰 비트 라인이 연장되는 방향에서 인접하는 활성 영역과의 절연 거리가 확보될 수 있다. 따라서, 매우 미세한 단위 메모리 셀 면적을 가지는 경우에도 단락 가능성 및 누설 전류 발생 가능성을 최소화하여 소자의 신뢰성을 유지할 수 있다.Further, by forming the buried bit lines by self-aligning with the device isolation films, the insulating distance from the adjacent active regions in the extending direction of the buried bit lines can be ensured. Therefore, even if the unit memory cell area is very small, the possibility of short circuit and leakage current can be minimized and the reliability of the device can be maintained.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 개략적인 레이아웃이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자에서 셀 어레이 영역을 구성하는 구성 요소들의 3 차원적인 배치 관계를 보여주는 일부 사시도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자에서 비트 라인의 배치를 개략적으로 보여주는 일부 사시도이다.
도 3a 내지 도 13b는 도 2a의 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 도면들이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자에서 셀 어레이 영역을 구성하는 구성 요소들의 3 차원적인 배치 관계를 보여주는 일부 사시도이다.
도 15a 및 도 15b는 도 14의 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 16은 본 발명의 기술적 사상에 의한 반도체 소자를 포함하는 메모리 모듈(1000)의 평면도이다.
도 17은 본 발명의 기술적 사상에 의한 반도체 소자를 포함하는 메모리 카드(2000)의 개략도이다.
도 18은 본 발명의 기술적 사상에 의한 반도체 소자를 포함하는 시스템(3000)의 개략도이다.
1 is a schematic layout of a semiconductor device according to embodiments of the present invention.
2A is a partial perspective view showing a three-dimensional arrangement relationship of components constituting a cell array region in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
2B is a partial perspective view schematically showing the arrangement of bit lines in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 3A to 13B are views illustrating a method of manufacturing the semiconductor device of FIG.
FIG. 14 is a partial perspective view showing a three-dimensional arrangement relationship of components constituting a cell array region in a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. FIG.
FIGS. 15A and 15B are views for explaining the method of manufacturing the semiconductor device of FIG.
16 is a plan view of a memory module 1000 including a semiconductor device according to the technical idea of the present invention.
17 is a schematic view of a memory card 2000 including a semiconductor device according to the technical idea of the present invention.
18 is a schematic diagram of a system 3000 including a semiconductor device according to the technical idea of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, The present invention is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more faithful and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다.  따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다. In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, embodiments of the present invention should not be construed as limited to any particular shape of the regions illustrated herein, including, for example, variations in shape resulting from manufacturing. Further, various elements and regions in the drawings are schematically drawn. Accordingly, the invention is not limited by the relative size or spacing depicted in the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자의 개략적인 레이아웃이다. 1 is a schematic layout of a semiconductor device according to embodiments of the present invention.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자에서 셀 어레이 영역을 구성하는 구성 요소들의 3 차원적인 배치 관계를 보여주는 일부 사시도이다.2A is a partial perspective view showing a three-dimensional arrangement relationship of components constituting a cell array region in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 1에 예시된 레이아웃은 예를 들어 DRAM(Dynamic Random Access Memory), 특히 4F2의 단위 셀 사이즈를 가지는 DRAM 메모리 셀에 적용 가능하다. 여기서, 1F는 최소 피처사이즈(minimum feature size)를 의미한다. The layout illustrated in FIG. 1 is applicable, for example, to a DRAM memory cell having a unit cell size of DRAM (Dynamic Random Access Memory), particularly 4F 2 . Here, 1F means minimum feature size.

도 1 및 도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 소자(100)는 기판(102)에 제1 소자분리막(106) 및 제2 소자분리막(136)에 의해 정의되어 있는 아일랜드 형상의 복수의 활성 영역(10)을 포함한다. 상기 복수의 활성 영역(10)은 각각 그 상면의 중앙부로부터 소정 깊이로 리세스 되어 있는 트렌치(10T)에 의해 기판(102)의 상면측에서 두 개의 활성 필라(10A, 10B)로 양분될 수 있다. 상기 복수의 활성 영역(10)에서 두 개의 활성 필라(10A, 10B)가 분기되는 부분에는 제1 소스/드레인 영역(42)이 형성된다. 상기 두 개의 활성 필라(10A, 10B)는 각각 서로 이격되어 있는 상면(12A, 12B)을 가진다. 상기 활성 필라(10A, 10B)의 상면(12A, 12B)은 각각 기판(102)의 상면에 해당할 수 있다. 상기 두 개의 활성 필라(10A, 10B)의 상면(12A, 12B)에는 각각 제2 소스/드레인 영역(44)이 형성될 수 있다. 1 and 2A, a semiconductor device 100 according to the present invention includes a substrate 102 having a plurality of island-shaped active portions 106 defined by a first device isolation film 106 and a second device isolation film 136, Area 10, as shown in FIG. The plurality of active regions 10 can be divided into two active pillars 10A and 10B on the upper surface side of the substrate 102 by the trenches 10T each recessed to a predetermined depth from the central portion of the upper surface thereof . A first source / drain region 42 is formed at a portion where the two active pillars 10A and 10B branch off from the plurality of active regions 10. The two active pillars 10A and 10B have top surfaces 12A and 12B, respectively, which are spaced apart from each other. The upper surfaces 12A and 12B of the active pillars 10A and 10B may correspond to the upper surface of the substrate 102, respectively. A second source / drain region 44 may be formed on the top surfaces 12A and 12B of the two active pillars 10A and 10B, respectively.

상기 복수의 활성 영역(10)은 장축(X) 방향인 제1 방향(도 1 및 도 2a의 x 방향)으로 3F의 길이를 가지고, 단축(Y) 방향인 제2 방향(도 1 및 도 2a의 y 방향)으로 1F의 길이를 가질 수 있다. The plurality of active regions 10 have a length of 3F in a first direction (x direction in FIG. 1 and FIG. 2A) which is a long axis direction X and a second direction In the y direction).

상기 기판(102) 내에는 복수의 매몰 비트 라인(20)이 상기 활성 영역(10)의 단축(Y) 방향으로 상호 평행하게 연장된다. 상기 복수의 매몰 비트 라인(20)은 한 개의 활성 영역(10)에서 활성 필라(10A, 10B)을 양분시키는 트렌치(10T)의 바닥부에 위치할 수 있다. 상기 복수의 매몰 비트 라인(20)은 기판(102) 내에서 복수의 활성 영역(10)의 단축(Y) 방향으로 연장되면서 활성 영역(10), 제1 소자분리막(106) 및 제2 소자분리막(136) 위를 지날 수 있다. In the substrate 102, a plurality of buried bit lines 20 extend parallel to each other in the short axis (Y) direction of the active region 10. The plurality of buried bit lines 20 may be located at the bottom of the trenches 10T that bisect the active pillars 10A, 10B in one active region 10. The plurality of buried bit lines 20 extend in the direction of the short axis Y of the plurality of active regions 10 in the substrate 102 while the active region 10, the first isolation film 106, Lt; RTI ID = 0.0 > 136 < / RTI >

상기 활성 영역(10)에서 두 개의 활성 필라(10A, 10B)에는 각각 수직 채널이 형성되는 채널면을 제공하는 수직 측면(10CH)이 포함된다. 상기 수직 측면(10CH)은 상기 콘택 게이트(30CG)에 대면할 수 있다. 하나의 활성 영역(10)에 포함된 두 개의 활성 필라(10A, 10B)에서 각각 채널면을 제공하는 수직 측면(10CH)은 서로 반대 방향을 향할 수 있다. 상기 채널면(10CH)에서는 상기 매몰 비트 라인(10)의 주위에 형성된 제1 소스/드레인 영역(42)과 상기 활성 필라(10A, 10B) 각각의 상면(12A, 12B)에 형성되어 있는 제2 소스/드레인 영역(44)과의 사이에서 각각 수직 채널이 형성될 수 있다. The active pillars 10A and 10B in the active region 10 include a vertical side 10CH for providing a channel surface on which a vertical channel is formed. The vertical side 10CH may face the contact gate 30CG. The vertical sides 10CH, which provide the respective channel surfaces in the two active pillars 10A and 10B included in one active region 10, may face opposite directions. A first source / drain region 42 formed around the buried bit line 10 on the channel surface 10CH and a second source / drain region 42 formed on the top surfaces 12A and 12B of the active pillars 10A and 10B, And the source / drain regions 44, respectively.

하나의 활성 영역(10)에 포함되어 있는 두 개의 활성 필라(10A, 10B)는 각각 독립적인 단위 메모리 셀을 구성할 수 있다. 하나의 활성 영역(10)에 포함되어 있는 두 개의 활성 필라(10A, 10B)에 각각 구현되는 두 개의 단위 메모리 셀은 상기 매몰 비트 라인(10)의 저면 주위에 형성된 1 개의 제1 소스/드레인 영역(42)을 공유할 수 있다. The two active pillars 10A and 10B included in one active region 10 may constitute independent unit memory cells. Two unit memory cells, each of which is implemented in two active pillars 10A and 10B included in one active region 10, are connected to one first source / drain region 10 formed around the bottom of the buried bit line 10, (42).

기판(102) 내에서 상기 콘택 게이트(30CG)의 저면은 상기 매몰 비트 라인(10)의 상면 보다 더 높은 위치에 형성될 수 있다. 따라서, 기판(102)의 상면인 활성 필라(10A, 10B)의 상면(12A, 12B)으로부터 상기 콘택 게이트(30CG)의 저면까지의 거리는 활성 필라(10A, 10B)의 상면(12A, 12B)으로부터 상기 매몰 비트 라인(20)의 상면까지의 거리보다 더 작을 수 있다. The bottom surface of the contact gate 30CG in the substrate 102 may be formed at a higher position than the top surface of the buried bit line 10. [ The distance from the top surfaces 12A and 12B of the active pillars 10A and 10B on the top surface of the substrate 102 to the bottom surface of the contact gate 30CG is larger than the distance from the top surfaces 12A and 12B of the active pillars 10A and 10B May be less than the distance to the top surface of the buried bit line 20.

기판(102)의 상부에는 복수의 워드 라인(30WL)이 복수의 매몰 비트 라인(20)의 연장 방향에 직교하는 방향(도 1 및 도 2a의 x 방향)으로 상호 평행하게 연장된다. 상기 복수의 워드 라인(30WL)은 각각 그 연장 방향을 따라 일렬로 배치되어 있는 복수의 콘택 게이트(30CG)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 복수의 워드 라인(30WL)은 그 연장 방향을 따라 일렬로 배치되어 있는 복수의 콘택 게이트(30CG)와 일체로 형성될 수 있다. 또는, 상기 복수의 워드 라인(30WL)과 그 연장 방향을 따라 일렬로 배치되어 있는 복수의 콘택 게이트(30CG)가 각각 별도의 증착 공정에 의해 형성되는 서로 다른 층으로 이루어지고, 이들이 서로 직접 접할 수 있다. A plurality of word lines 30WL extend parallel to each other in a direction orthogonal to the extending direction of the plurality of buried bit lines 20 (x direction in FIGS. 1 and 2A). The plurality of word lines 30WL may be electrically connected to a plurality of contact gates 30CG arranged in a line along the extension direction thereof. The plurality of word lines 30WL may be formed integrally with a plurality of contact gates 30CG arranged in a line along the extending direction. Alternatively, the plurality of word lines (30WL) and the plurality of contact gates (30CG) arranged in a line along the extending direction thereof are formed of different layers by separate deposition processes, and they can directly contact each other have.

도 1에 도시된 바와 같이, x 방향 및 y 방향과의 사이의 방향, 예를 들어 도 1에서의 사선(DL) 방향을 따라 서로 이웃하는 두 개의 활성 영역(10) 사이 마다 1 개의 콘택 게이트(30CG)가 위치될 수 있다. 또한, y 방향으로 이웃하는 두 개의 활성 영역(10) 중 1 개의 활성 영역(10)에 포함된 1 개의 활성 필라(10A)로 구성되는 단위 메모리 셀과, 다른 1 개의 활성 영역(10)에 포함된 1 개의 활성 필라(10B)로 구성되는 단위 메모리 셀이 1 개의 콘택 게이트(30CG)를 공유할 수 있다. As shown in Fig. 1, one contact gate (not shown) is formed between two active regions 10 neighboring each other along the direction between the x direction and the y direction, for example, the oblique (DL) direction in Fig. 30CG) may be located. In addition, a unit memory cell constituted by one active pillar 10A included in one active region 10 of two active regions 10 neighboring in the y-direction and one active memory cell 10A included in another active region 10 A unit memory cell composed of one active pillar 10B can share one contact gate 30CG.

복수의 활성 필라(10A, 10B) 마다 그 상면에 형성된 제2 소스/드레인 영역(44)에는 각각 베리드 콘택 플러그(50)가 형성될 수 있다. 상기 베리드 콘택 플러그(50)는 도 2a에 예시된 바와 같이 상기 제2 소스/드레인 영역(40) 위에서 상기 제2 소스/드레인 영역(40)에 직접 접하는 형태로 구현될 수 있다. 복수의 베리드 콘택 플러그(50) 위에는 각각 커패시터의 하부 전극(도시 생략)이 형성될 수 있다. A buried contact plug 50 may be formed in the second source / drain region 44 formed on the upper surface of each of the plurality of active pillars 10A and 10B. The buried contact plug 50 may be implemented as being in direct contact with the second source / drain region 40 above the second source / drain region 40, as illustrated in FIG. 2A. The lower electrodes (not shown) of the capacitors may be formed on the plurality of the buried contact plugs 50, respectively.

도 1 및 도 2a에 예시된 4F2의 단위 메모리 셀 사이즈를 가지는 메모리 셀 어레이를 형성하는 데 있어서, 기판(102) 내에 형성된 복수의 매몰 비트 라인(20)을 포함함으로써, 고집적화에 의해 미세화된 단위 셀 사이즈를 가지는 수직 채널 트랜지스터 구조의 반도체 소자에서 상기 매몰 비트 라인(20)에 고전압의 바이어스가 인가되어도 수직 채널 영역에 바이어스에 의한 악영향을 미치지 않는다. 또한, 워드 라인(30WL)의 연장 방향(도 1 및 도 2a의 x 방향)에서 볼 때 서로 이웃하는 두 개의 베리드 콘택 플러그(50) 사이에 절연 거리(ID1)가 확보될 수 있다. 또한, 매몰 비트 라인(20)의 연장 방향(도 1 및 도 2a의 y 방향)에서 볼 때, 서로 이웃하는 두 개의 워드 라인(30WL) 사이에 절연 거리(ID2)가 확보될 수 있다. In forming the memory cell array having the unit memory cell size of 4F 2 illustrated in FIGS. 1 and 2A, by including the plurality of buried bit lines 20 formed in the substrate 102, Even if a bias of high voltage is applied to the buried bit line 20 in a semiconductor device of a vertical channel transistor structure having a cell size, there is no adverse effect due to bias in the vertical channel region. In addition, the insulation distance ID1 can be ensured between two adjacent buried contact plugs 50 viewed from the extension direction of the word line 30WL (x direction in Figs. 1 and 2A). Further, as viewed in the extending direction of the buried bit line 20 (the y direction in Figs. 1 and 2A), the insulation distance ID2 can be ensured between two neighboring word lines 30WL.

도 1 및 도 2a에 예시된 본 발명의 기술적 사상에 따른 반도체 소자(100)에서, 1 개의 셀 어레이 영역에 형성된 복수의 매몰 비트 라인(20)은 각각 그 일단부에서 주변회로 영역 또는 코아 영역(이하, "코아/페리 영역"이라 함)에 형성된 코아/페리 비트 라인(CP_20)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때, 상기 코아/페리 비트 라인(CP_20)은 기판(102)의 상부에 형성될 수 있다. 따라서, 상기 코아/페리 비트 라인(CP_20)과 상기 매몰 비트 라인(20)을 전기적으로 연결시키기 위하여, 셀 어레이 영역의 에지(edge) 부분에는 상기 코아/페리 비트 라인(CP_20)과 매몰 비트 라인(20)과의 사이에서 수직 방향(도 2a에서 z 방향)으로 연장되는 다이렉트 콘택 플러그(DC)를 이용할 수 있다. In the semiconductor device 100 according to the technical idea of the present invention illustrated in FIGS. 1 and 2A, a plurality of buried bit lines 20 formed in one cell array region are connected to peripheral circuit regions or core regions Perry bit line CP_20 formed in a "core / ferry area" hereinafter). At this time, the core / ferrite bit line CP_20 may be formed on the substrate 102. Therefore, in order to electrically connect the core / ferrite bit line CP_20 and the buried bit line 20, the edge portion of the cell array region is electrically connected to the core / ferrite bit line CP_20 and the buried bit line 20 A direct contact plug DC extending in a vertical direction (z direction in FIG.

도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자에서 비트 라인의 배치를 개략적으로 보여주는 일부 사시도이다.2B is a partial perspective view schematically showing the arrangement of bit lines in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 2b를 참조하면, 셀 영역(셀 어레이 영역)에 형성된 복수의 매몰 비트 라인(20)이 상기 셀 영역의 에지 부분에서 코아/페리 영역에 형성된 코아/페리 비트 라인(CP_20)과 다이렉트 콘택 플러그(DC)를 통해 연결될 수 있다.Referring to FIG. 2B, a plurality of buried bit lines 20 formed in a cell region (cell array region) are connected to a core / ferrite bit line CP_20 formed in a core / ferry region at an edge portion of the cell region, DC).

복수의 매몰 비트 라인(20)은 기판(102) 내에서 상기 기판(102)의 상면 보다 낮은 위치에 형성되고, 복수의 코아/페리 비트 라인(CP_20)은 기판(102)의 상면 보다 높은 위치에 형성될 수 있다. 따라서, 다이렉트 콘택 플러그(DC)는 기판(102)의 주면의 연장 방향에 대하여 수직 방향으로 기판(102)의 내부로부터 기판(102)의 상부까지 연장되는 형태를 가질 수 있다. 도 1 및 도 2a에 도시된 워드 라인(30WL)은 복수의 매몰 비트 라인(20)이 위치되는 제1 깊이와 복수의 코아/페리 비트 라인(CP_20)이 위치되는 제2 깊이의 사이에 배치될 수 있다.A plurality of buried bit lines 20 are formed at positions lower than the upper surface of the substrate 102 in the substrate 102 and a plurality of core / . The direct contact plug DC may have a shape extending from the inside of the substrate 102 to the top of the substrate 102 in a direction perpendicular to the extending direction of the main surface of the substrate 102. [ The word line 30WL shown in FIGS. 1 and 2A is disposed between a first depth where a plurality of buried bit lines 20 are located and a second depth where a plurality of core / ferrite bit lines CP_20 are located .

도 3a 내지 도 13b는 도 2a의 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 도면들이다.FIGS. 3A to 13B are views illustrating a method of manufacturing the semiconductor device of FIG.

도 3a, 도 3b 및 도 3c를 참조하면, 도 3a는 도 1에 예시된 레이아웃에서 "P"로 표시된 장방형 부분에 대응하는 영역의 평면도이며, 도 3b는 도 3a의 절단선 BX1 - BX1' 및 BX2 - BX2' 에 대응하는 단면도이다. 도 3c는 도 3a의 절단선 CY1 - CY1' 및 CY2 - CY2'에 대응하는 단면도이다. 3A, 3B, and 3C, FIG. 3A is a plan view of a region corresponding to a rectangular portion indicated by "P" in the layout illustrated in FIG. 1, FIG. 3B is a cross-sectional view taken along a line BX1- BX2 - BX2 '. 3C is a cross-sectional view corresponding to the cut lines CY1-CY1 'and CY2-CY2' in Fig. 3A.

도 3a와 같이, 기판(102)에 제1 방향(도 3a에서 x 방향)으로 상호 평행하게 연장되는 복수의 라인 형상의 제1 소자분리막(106)을 형성하여, 상기 기판(102)에 상호 평행하게 연장되는 복수의 라인 형상의 제1 활성 영역(108)을 정의한다. 상기 제1 소자분리막(106) 및 상기 제1 활성 영역(108)은 제2 방향(도 3a에서 y 방향)으로의 폭이 동일할 수 있으며, 1F의 길이를 가질 수 있다.3A, a plurality of line-shaped first isolation films 106 extending parallel to each other in a first direction (x direction in FIG. 3A) are formed on the substrate 102, Shaped first active regions 108 extending in a plurality of lines. The first isolation layer 106 and the first active region 108 may have the same width in the second direction (y direction in FIG. 3A) and may have a length of 1F.

상기 기판(102)은 실리콘 기판으로 이루어질 수 있다. 상기 제1 소자분리막(106)을 형성하기 위하여, 상기 기판(102) 상에 마스크 패턴(미도시)을 형성하고 트렌치(104)를 형성하는 공정을 수행할 수 있다. 상기 트렌치(104)의 내부를 완전히 채우도록 상기 기판(102) 위에 절연 물질을 증착한 후, 상기 증착된 절연 물질을 평탄화하여 상기 트렌치(104) 내부를 채우는 제1 소자분리막(106)을 형성한다. 상기 절연 물질을 평탄화하기 위하여 예를 들면 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 공정을 이용할 수 있다. 도면에 도시되지 않았으나, 상기 제1 소자분리막(106)은 측벽 산화막, 질화막 라이너 및 갭필 산화막이 차례로 형성된 구조를 가질 수 있다.The substrate 102 may be a silicon substrate. In order to form the first isolation film 106, a mask pattern (not shown) may be formed on the substrate 102 and a trench 104 may be formed. An insulating material is deposited on the substrate 102 to completely fill the trench 104 and then the first isolation layer 106 is formed to planarize the deposited insulating material to fill the trench 104 . For example, a chemical mechanical polishing (CMP) process may be used to planarize the insulating material. Although not shown in the drawing, the first isolation layer 106 may have a structure in which a sidewall oxide layer, a nitride layer liner, and a gap fill oxide layer are sequentially formed.

도 3b 의 BX2 - BX2' 단면 및 도 3c에는 제1 소자분리막(106)의 저면의 위치가 도시된다. 상기 제1 소자분리막(106)은 기판(102)의 상면으로부터 제1 깊이(P1)의 저면을 가질 수 있다.3B, and the position of the bottom surface of the first element isolation film 106 is shown in Fig. 3C. The first isolation layer 106 may have a bottom surface of the first depth P 1 from the top surface of the substrate 102.

필요에 따라, 기판(102)상에 상기 트렌치(104)를 형성하기 전에, 기판(102)에 웰(wells)을 형성하기 위한 이온 주입 공정을 행할 수 있다. 상기 웰을 형성하기 위한 이온 주입 공정은 상기 제1 소자분리막(106)의 형성 후에 행해질 수도 있다. An ion implantation process for forming wells in the substrate 102 can be performed before forming the trenches 104 on the substrate 102 as required. The ion implantation process for forming the well may be performed after formation of the first isolation film 106. [

도 4a, 도 4b 및 도 4c를 참조하면, 도 4a는 도 1에 예시된 레이아웃에서 "P"로 표시된 장방형 부분에 대응하는 영역의 평면도이며, 도 4b는 도 4a의 절단선 BX1 - BX1' 및 BX2 - BX2' 에 대응하는 단면도이다. 도 4c는 도 4a의 절단선 CY1 - CY1' 및 CY2 - CY2'에 대응하는 단면도이다. 4A, 4B and 4C, FIG. 4A is a plan view of a region corresponding to a rectangular portion indicated by "P" in the layout illustrated in FIG. 1, FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BX1- BX2 - BX2 '. 4C is a cross-sectional view corresponding to the cut lines CY1-CY1 'and CY2-CY2' in Fig. 4A.

상기 제1 방향에 수직인 제2 방향(도 4a의 y 방향)으로 상호 평행하게 연장되는 복수의 라인 형상의 패드 산화막 패턴(112) 및 제1 마스크 패턴(114)을 형성한다. 상기 제1 마스크 패턴(114)은 실리콘 질화막으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1 마스크 패턴(114)은 예를 들어, 실리콘 질화막 또는 탄소 함유막을 포함하는 다층 구조로 이루어질 수 있다.A plurality of line-shaped pad oxide film patterns 112 and a first mask pattern 114 extending parallel to each other in a second direction (y direction in FIG. 4A) perpendicular to the first direction are formed. The first mask pattern 114 may be a silicon nitride film. In addition, the first mask pattern 114 may have a multi-layer structure including, for example, a silicon nitride film or a carbon-containing film.

다음으로, 상기 패드 산화막 패턴(112) 및 제1 마스크 패턴(114)을 식각 마스크로 이용하여 노출된 제1 소자분리막(106) 및 제1 활성 영역(108)을 소정 깊이만큼 이방성 식각한다. 상기 식각에 의해, 제1 소자분리막(106) 및 제1 활성 영역(108)에 각각 매몰 비트 라인(150)(도 12a 및 도 12b 참조)을 형성하기 위한 공간을 제공하는 복수의 비트 라인 트렌치(124)가 형성된다. 상기 비트 라인 트렌치(124)의 저면 및 양 측면에서 기판(102)의 제1 활성 영역(108) 및 소자분리막(106)이 노출된다Next, the exposed first isolation film 106 and the first active region 108 are anisotropically etched to a predetermined depth by using the pad oxide film pattern 112 and the first mask pattern 114 as an etching mask. The etch provides a plurality of bit line trenches (not shown) that provide space for forming the buried bit lines 150 (see FIGS. 12A and 12B) in the first isolation layer 106 and the first active region 108, respectively 124 are formed. The first active region 108 and the device isolation film 106 of the substrate 102 are exposed at the bottom and both sides of the bit line trench 124

상기 복수의 비트 라인 트렌치(124)는 기판(102)의 상면으로부터 상기 제1 깊이(P1)보다 작은 제2 깊이(P2)를 가지도록 형성될 수 있다.The plurality of bit line trenches 124 may be formed to have a second depth P2 smaller than the first depth P1 from the upper surface of the substrate 102. [

상기 복수의 비트 라인 트렌치(124)를 형성함으로써, 상기 제1 활성 영역(108)이 복수의 활성 필라(active pillar)로 분리된다. 상기 활성 필라에는 각각 한 개의 단위 메모리 셀이 구현될 수 있으며, 각각의 활성 필라 마다 각각의 단위 메모리 셀 형성에 필요한 수직 채널 영역을 제공하게 된다. By forming the plurality of bit line trenches 124, the first active region 108 is divided into a plurality of active pillars. Each of the active pillars may have one unit memory cell, and each active pillars may provide a vertical channel region necessary for forming each unit memory cell.

상기 복수의 비트 라인 트렌치(124)는 기판(102)에서 상기 제1 활성 영역(108)의 연장 방향을 따라 동일한 간격으로 형성될 수 있다. 상기 제1 활성 영역(108)의 연장 방향에서 복수의 비트 라인 트렌치(124)의 폭(W1)은 복수의 활성 필라(108A, 108B)의 폭(W2)과 동일하게 형성될 수 있다. 또는, 복수의 비트 라인 트렌치(124)의 폭(W1)은 복수의 활성 필라(108A, 108B)의 폭(W2)보다 더 크게 형성될 수도 있다. 상기 복수의 비트 라인 트렌치(124)의 폭(W1)과 복수의 활성 필라(108A, 108B)의 폭(W2)을 합한 값은 2F의 길이를 가질 수 있다.The plurality of bit line trenches 124 may be formed at equal intervals along the extending direction of the first active region 108 in the substrate 102. The width W1 of the plurality of bit line trenches 124 in the extending direction of the first active region 108 may be formed to be equal to the width W2 of the plurality of active pillars 108A and 108B. Alternatively, the width W1 of the plurality of bit line trenches 124 may be formed to be larger than the width W2 of the plurality of active pillars 108A and 108B. The sum of the width W1 of the plurality of bit line trenches 124 and the width W2 of the plurality of active pillars 108A and 108B may have a length of 2F.

도 5a, 도 5b 및 도 5c를 참조하면, 도 5a는 도 1에 예시된 레이아웃에서 "P"로 표시된 장방형 부분에 대응하는 영역의 평면도이며, 도 5b는 도 5a의 절단선 BX1 - BX1' 및 BX2 - BX2' 에 대응하는 단면도이다. 도 5c는 도 5a의 절단선 CY1 - CY1' 및 CY2 - CY2'에 대응하는 단면도이다. 5A, 5B and 5C, FIG. 5A is a plan view of a region corresponding to a rectangular portion indicated by "P" in the layout illustrated in FIG. 1, FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line BX1- BX2 - BX2 '. FIG. 5C is a cross-sectional view corresponding to the cut lines CY1-CY1 'and CY2-CY2' of FIG. 5A.

상기 복수의 비트 라인 트렌치(124)의 내측벽에 절연막 라이너(126)가 형성되도록, 상기 기판(102)의 전면에 절연 물질을 형성한다. 상기 절연막 라이너(126)는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 상기 절연막 라이너(126)는 수 나노미터의 두께, 예를 들어 30 Å 내지 90 Å의 두께로 형성될 수 있다. 상기 절연막 라이너(126)가 형성됨에 따라, 상기 복수의 비트 라인 트렌치(124)는 원래의 폭(W1)보다 작은 폭(W3)을 가지게 된다.An insulating material is formed on the entire surface of the substrate 102 so that the insulating film liner 126 is formed on the inner walls of the plurality of bit line trenches 124. The insulating film liner 126 may include silicon nitride. The insulating film liner 126 may be formed to a thickness of several nanometers, for example, a thickness of 30 to 90 angstroms. As the insulating film liner 126 is formed, the plurality of bit line trenches 124 have a width W3 smaller than the original width W1.

상기 절연막 라이너(126)는 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD), 물리 기상 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD) 및 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)과 같은 증착법을 사용하여 증착할 수 있다.The insulating film liner 126 may be deposited using a deposition method such as chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), and atomic layer deposition (ALD).

도면에 도시하지는 않았으나, 상기 절연막 라이너(126)의 형성 전에, 라디칼 산화 공정을 이용하여 기판(102)상의 노출된 표면에 산화막(미도시)을 형성할 수 있다. 상기 산화막(미도시)을 형성함으로써, 복수의 비트 라인 트렌치(124) 형성을 위한 식각 공정시 손상된 제1 활성 영역(108)에서의 표면 결함이 치유될 수 있다. 또한, 상기 절연막 라이너(126)의 형성으로 인해 발생될 수 있는 기판(102) 또는 절연막 라이너(126)의 응력(stress)을 완화시킬 수 있다.Although not shown in the drawing, an oxide film (not shown) may be formed on the exposed surface of the substrate 102 using a radical oxidation process before forming the insulating film liner 126. By forming the oxide film (not shown), surface defects in the damaged first active region 108 can be healed during the etching process for forming a plurality of bit line trenches 124. In addition, the stress of the substrate 102 or the insulating film liner 126, which may be generated due to the formation of the insulating film liner 126, can be alleviated.

도 6a, 도 6b 및 도 6c를 참조하면, 도 6a는 도 1에 예시된 레이아웃에서 "P"로 표시된 장방형 부분에 대응하는 영역의 평면도이며, 도 6b는 도 6a의 절단선 BX1 - BX1' 및 BX2 - BX2' 에 대응하는 단면도이다. 도 6c는 도 6a의 절단선 CY1 - CY1' 및 CY2 - CY2'에 대응하는 단면도이다. 6A, 6B and 6C, FIG. 6A is a plan view of a region corresponding to a rectangular portion indicated by "P" in the layout illustrated in FIG. 1, FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line BX1- BX2 - BX2 '. FIG. 6C is a cross-sectional view corresponding to the cut lines CY1-CY1 'and CY2-CY2' of FIG. 6A.

상기 비트 라인 트렌치(124)의 내부를 채우면서 상기 제1 마스크 패턴(114) 및 절연막 라이너(126)를 덮는 제2 마스크층을 형성한다. 상기 제2 마스크층을 패터닝하여, 개구(130H)를 포함하는 제2 마스크 패턴(130)을 형성한다. 상기 개구(130H)는 제1 활성 영역(108)의 연장 방향(도 6a의 x 방향)을 따라 배치된 일련의 비트 라인 트렌치(124) 중 교번적으로 선택되는 비트 라인 트렌치(124)에 형성된다. 또한, 상기 복수의 개구(130H)는 상기 비트 라인 트렌치(124)의 연장 방향(도 6a의 y 방향)을 상기 제1 활성 영역(108)과 교차되는 영역에 교번적으로 형성된다. 상기 복수의 개구(130H)는 원형의 단면을 가지도록 형성될 수 있다.A second mask layer covering the first mask pattern 114 and the insulating film liner 126 is formed while filling the bit line trenches 124. The second mask layer is patterned to form a second mask pattern 130 including the opening 130H. The opening 130H is formed in an alternately selected bit line trench 124 of a series of bit line trenches 124 disposed along the extending direction of the first active region 108 (x direction in FIG. 6A) . The plurality of openings 130H are alternately formed in the extending direction (the y direction in FIG. 6A) of the bit line trenches 124 in the region intersecting with the first active region 108. As shown in FIG. The plurality of openings 130H may have a circular cross section.

상기 제2 마스크 패턴(130)은 예를 들어 SOH(Spin-On Hardmask)막과 같은 탄소 함유막으로 이루어질 수 있다.The second mask pattern 130 may be formed of a carbon-containing film such as a SOH (Spin-On Hardmask) film.

도 7a, 도 7b 및 도 7c를 참조하면, 도 7b는 도 7a의 절단선 BX1 - BX1' 및 BX2 - BX2' 에 대응하는 단면도이다. 도 7c는 도 7a의 절단선 CY1 - CY1' 및 CY2 - CY2'에 대응하는 단면도이다. 이하의 도면에서도 도 7a의 상기 절단선들에 대응하는 단면도들이 도시된다.7A, 7B and 7C, FIG. 7B is a cross-sectional view corresponding to the cut lines BX1 - BX1 'and BX2 - BX2' of FIG. 7A. FIG. 7C is a cross-sectional view corresponding to the cut lines CY1-CY1 'and CY2-CY2' of FIG. 7A. Also in the following figures, cross-sectional views corresponding to the above cutting lines of Fig. 7A are shown.

상기 제2 마스크 패턴(130)과, 복수의 개구(130H)를 통해 노출되는 절연막 라이너(126) 및 제1 소자분리막(106)을 식각 마스크로 하여, 복수의 개구(130H)를 통해 노출되는 상기 비트 라인 트렌치(124)의 저면에서 절연막 라이너(126) 및 기판(102)을 식각하여 소자분리용 트렌치(134)를 형성한다. 즉, 상기 소자분리용 트렌치(134)는 상기 복수의 비트 라인 트렌치(124) 중 일부의 비트 라인 트렌치(124)가 기판(102)의 하부로 연장되어 형성될 수 있다. 이 때, 상기 질화막 라이너(126) 중 비트 라인 트렌치(124)의 입구 측에 노출되어 있는 부분이 일부 소모될 수 있다.The second mask pattern 130 and the insulating film liner 126 and the first isolation film 106 exposed through the plurality of openings 130H are used as an etching mask to expose the plurality of openings 130H, The insulating film liner 126 and the substrate 102 are etched at the bottom surface of the bit line trench 124 to form an element isolation trench 134. [ That is, the device isolation trench 134 may be formed such that a part of the bit line trenches 124 of the plurality of bit line trenches 124 extends to a lower portion of the substrate 102. At this time, part of the nitride film liner 126 exposed at the entrance side of the bit line trench 124 may be partially consumed.

상기 식각 공정은 상기 절연막 라이너(126)를 에치백(etch back)한 후에, 상기 기판(102)을 선택적으로 식각하는 2 단계로 이루어질 수 있다. 또는 상기 절연막 라이너(126) 및 기판(102)을 하나의 공정에서 순차적으로 식각할 수도 있다.The etching process may include two steps of etching the substrate 102 after etch back the insulating film liner 126. Alternatively, the insulating film liner 126 and the substrate 102 may be sequentially etched in one process.

상기 소자분리용 트렌치(134)는 기판(102)의 상면으로부터 제3 깊이(P3)를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 제3 깊이(P3)는 상기 제2 깊이(P2)보다 크며, 상기 제1 깊이(P1)와 동일할 수 있다. 또는, 상기 제1 깊이(P1)보다 크거나 작게 형성될 수도 있다. 상기 소자분리용 트렌치(134) 및 상기 비트 라인 트렌치(124)는 측벽에 형성된 절연막 라이너(126)로 인해, 동일한 내측 폭(W3)을 가질 수 있다.The device isolation trench 134 may be formed to have a third depth P3 from the top surface of the substrate 102. [ The third depth P3 is greater than the second depth P2 and may be the same as the first depth P1. Alternatively, it may be formed to be larger or smaller than the first depth P1. The device isolation trench 134 and the bit line trench 124 may have the same inner width W3 due to the insulating film liner 126 formed on the sidewall.

상기 소자분리용 트렌치(134)가 형성됨에 따라 상기 제1 활성 영역(108)이 연장되는 방향(도 6a의 x 방향)을 따라, 비트 라인용 트렌치(124)와 소자분리용 트렌치(134)가 교번적으로 배치된다. 후속의 공정에 의하여, 상기 소자분리용 트렌치(134)는 소자분리 역할과 비트 라인 형성을 위한 공간을 제공하는 역할을 모두 수행하게 된다. The bit line trench 124 and the device isolation trench 134 are formed along the direction in which the first active region 108 extends (x direction in FIG. 6A) as the device isolation trench 134 is formed Are arranged alternately. According to the subsequent process, the device isolation trench 134 performs both a device isolation role and a space for forming a bit line.

또한, 상기 소자분리용 트렌치(134)가 형성됨에 따라 상기 라인 형상의 제1 활성 영역(108)이 트리밍(trimming)되어 두 개의 활성 필라(108A, 108B)를 포함하는 복수의 제2 활성 영역(108I)으로 구분될 수 있다. 즉, 상기 제1 활성 영역(108)이 아일랜드 형태를 갖는 복수의 제2 활성 영역(108I)으로 나누어지게 된다.As the device isolation trench 134 is formed, the line-shaped first active region 108 is trimmed to form a plurality of second active regions 108A and 108B including two active pillars 108A and 108B. 108I). That is, the first active region 108 is divided into a plurality of second active regions 108I having an island shape.

본 공정에 의해, 라인 형태로 형성되었던 제1 활성 영역(108)이 소자분리용 트렌치(134)에 의해 아일랜드 형태의 제2 활성 영역(108I)으로 나누어지게 된다. 따라서, 활성 영역이 포토 리소그래피에 의한 아일랜드 형태의 패터닝에 의해 형성되는 경우에 비하여, 활성 영역의 코너 라운딩 등의 문제가 발생하지 않으므로 도 6a의 y 방향을 따라 일정한 폭을 갖는 활성 영역을 형성할 수 있다. 또한, 소자분리용 트렌치(134)에 의해 나누어지는 두 개의 활성 필라(108A, 108B)는 6a의 x 방향을 따라 일정한 길이를 가질 수 있다. 이는 결과적으로 일정한 채널 폭을 가지는 반도체 소자의 제조를 가능하게 한다.By this process, the first active region 108 formed in a line shape is divided into the island-shaped second active region 108I by the element isolation trench 134. [ Therefore, as compared with the case where the active region is formed by island patterning by photolithography, there is no problem such as corner rounding of the active region, so that an active region having a constant width along the y direction of FIG. 6A can be formed have. The two active pillars 108A and 108B divided by the element isolation trenches 134 may have a constant length along the x direction of 6a. This, in turn, enables the fabrication of semiconductor devices having a constant channel width.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 상기 제2 마스크 패턴(130)을 제거한 후, 상기 소자분리용 트렌치(134)의 하부에 제2 소자분리막(136)을 형성한다. 이하에서, 상기 제2 소자분리막(136)이 형성된 후에, 상기 제2 소자분리막(136) 상에 위치하게 되는 짧아진 소자분리용 트렌치(134')는 별도의 도면 부호로 나타낸다.Referring to FIGS. 8A and 8B, after the second mask pattern 130 is removed, a second isolation layer 136 is formed under the isolation trench 134. Hereinafter, the shortened device isolation trench 134 'positioned on the second isolation film 136 after the second isolation film 136 is formed is indicated by a separate reference numeral.

상기 제2 소자분리막(136)은 기판(102)의 산화 공정을 통해 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(102)이 실리콘 기판이고, 상기 절연막 라이너(126)가 실리콘 질화막으로 이루어진 경우, 상기 기판(102)의 산화에 의해 실리콘 산화막을 포함하는 제2 소자분리막(136)이 형성될 수 있다. 상기 산화 공정은 LOCOS(Local Oxidation of Silicon)공정과 동일한 원리에 의해 수행될 수 있다. 즉, 상기 절연막 라이너(126)를 산화 방지막으로 하여 상기 기판(102)의 노출된 부분에서만 산화가 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 소자분리용 트렌치(134)의 폭(W3)을 채울 수 있는 제2 소자분리막(136)을 형성하기 위해, 상기 소자분리용 트렌치(134)를 둘러싸는 양 측면 및 저면에서 기판(102)의 제2 활성 영역(108I)이 소모될 수 있다. The second isolation film 136 may be formed through an oxidation process of the substrate 102. For example, when the substrate 102 is a silicon substrate and the insulating film liner 126 is a silicon nitride film, a second isolation film 136 including a silicon oxide film is formed by oxidation of the substrate 102 . The oxidation process can be performed by the same principle as the LOCOS (Local Oxidation of Silicon) process. That is, the oxidation liner 126 may be used as an oxidation prevention layer to oxidize only the exposed portion of the substrate 102. Therefore, in order to form the second device isolation film 136 that can fill the width W3 of the device isolation trench 134, the substrate 102 May be consumed in the second active region < RTI ID = 0.0 > 108I < / RTI >

제2 소자분리막(136)을 형성하기 위한 상기 산화 공정 중, 상기 소자분리용 트렌치(134)의 하부에서 기판(102)이 소모되며 기판(102) 표면의 아래로 형성되는 산화물의 두께와 기판(102)의 표면 상으로 생성되는 산화물의 두께가 유사할 수 있다. 즉, 상기 제2 소자분리막(136)의 폭(W4)은 상기 소자분리용 트렌치(134)의 폭(W3)보다 클 수 있으며, 약 2배일 수 있다. 또한, 제2 소자분리막(136)은 소정 길이(L1)를 가질 수 있으며, 제2 소자분리막(136)의 저면은 상기 소자분리용 트렌치(134)의 저면보다 낮아질 수 있다. 즉, 상기 제2 소자분리막(136)의 저면은 제1 소자분리막(106)의 깊이(P1)보다 깊게 형성될 수 있다.During the oxidation process for forming the second isolation film 136, the substrate 102 is consumed in the lower part of the device isolation trench 134, and the thickness of the oxide formed under the surface of the substrate 102 and the thickness 102 may be similar in thickness to the oxide produced on the surface. That is, the width W4 of the second isolation film 136 may be greater than the width W3 of the device isolation trench 134, and may be about twice. The second isolation film 136 may have a predetermined length L 1 and the bottom of the second isolation film 136 may be lower than the bottom of the isolation trench 134. That is, the bottom surface of the second isolation layer 136 may be formed to be deeper than the depth P1 of the first isolation layer 106.

변형된 실시예에서, 상기 소자분리용 트렌치(134)의 형성 깊이에 따라, 상기 제2 소자분리막(136)의 저면은 제1 소자분리막(106)의 깊이(P1)보다 높거나 낮게 형성될 수도 있다. 기판(102) 내에서 상기 소자분리용 트렌치(134) 내에 형성된 제2 소자분리막(136)의 상면의 위치는 상기 비트 라인 트렌치(124)의 깊이와 유사할 수 있다.The bottom surface of the second isolation film 136 may be formed to be higher or lower than the depth P1 of the first isolation film 106 depending on the formation depth of the isolation trench 134 have. The position of the upper surface of the second isolation film 136 formed in the element isolation trench 134 in the substrate 102 may be similar to the depth of the bit line trench 124. [

본 공정에 의하면, 미세 사이즈로 형성되는 상기 소자분리용 트렌치(134) 내에도 단순한 공정으로 제2 소자분리막(136)을 형성할 수 있다. 또한, 후속에서 매몰 비트 라인(150, 도 12a 및 도 12b 참조)이 형성될 부분의 하부에 바로 제2 소자분리막(136)을 형성할 수 있게 된다.According to this step, the second device isolation film 136 can be formed in the element isolation trench 134 formed in a fine size by a simple process. In addition, the second isolation layer 136 can be formed immediately below the portion where the buried bit line 150 (see FIGS. 12A and 12B) is to be formed.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 제2 활성 영역(108I)에서 상기 비트 라인 트렌치(124)의 저면 주위에 제1 소스/드레인 영역(140)을 형성하기 위하여, 기판(102) 전면에 이온 주입 공정을 수행한다. 이를 위해 먼저, 상기 비트 라인 트렌치(124)의 저면에 형성되어 있는 절연막 라이너(136)를 제거하는 공정이 수행될 수 있다.9A and 9B, in order to form the first source / drain region 140 around the bottom surface of the bit line trench 124 in the second active region 108I, Process. For this, a process of removing the insulation film liner 136 formed on the bottom surface of the bit line trench 124 may be performed.

상기 절연막 라이너(136)를 에치백하여 복수의 비트 라인 트렌치(124)의 내측벽에만 상기 절연막 라이너(136)가 남도록 할 수 있다. 이에 의해, 제2 활성 영역(108I)에서는 복수의 비트 라인 트렌치(124)의 저면에서 기판(102)의 제2 활성 영역(108I)이 노출되고, 제1 소자분리막(106)이 형성된 소자분리 영역에서는 복수의 비트 라인 트렌치(124)의 저면에서 제1 소자분리막(106)이 노출될 수 있다.The insulating film liner 136 may be etched back to leave the insulating film liner 136 only on the inner walls of the plurality of bit line trenches 124. The second active region 108I of the substrate 102 is exposed in the bottom surface of the plurality of bit line trenches 124 in the second active region 108I, The first isolation film 106 can be exposed from the bottom surface of the plurality of bit line trenches 124. [

다음으로, 이온 주입 공정을 수행하여, 상기 비트 라인 트렌치(124)의 저면 주위의 제2 활성 영역(108I)에 저농도 도펀트 영역(142)이 형성된다. 예를 들어, 상기 저농도 도펀트 영역(142)은 N-타입 불순물 이온의 주입에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, P-타입 불순물이 주입될 수도 있다. 또한, 본 공정에 의한, 저농도 도펀트 영역(142) 형성은 선택적인 것으로, 목적하는 소자의 특성에 따라 본 공정은 생략될 수도 있다.Next, by performing an ion implantation process, a lightly doped region 142 is formed in the second active region 108I around the bottom surface of the bit line trench 124. Next, For example, the lightly doped region 142 may be formed by implantation of N-type impurity ions. However, the present invention is not limited thereto, and a P-type impurity may be implanted. The formation of the lightly doped region 142 by this step is optional, and the present step may be omitted depending on the characteristics of the desired device.

도 10a 및 도 10b를 참조하면, 상기 복수의 비트 라인 트렌치(124) 및 소자분리용 트렌치(134') 하부의 제2 활성 영역(108I), 제1 소자분리막(106) 및 제2 소자분리막(136)을 일부 제거하여 상기 비트 라인 트렌치(124) 및 소자분리용 트렌치(134')를 연장시키는 공정이 수행된다. 상기 제거 공정이 수행된 후, 상기 제2 소자분리막(136)은 소자분리용 트렌치(134')의 하부에 소정 길이(L2)로 남게 된다. 또한, 상기 제거 공정에 의하여, 상기 활성 필라(108A, 108B) 및 제1 소자분리막(106) 상부의 제1 마스크 패턴(114)이 소모되어, 상기 제1 마스크 패턴(114)의 높이가 낮아질 수 있다.10A and 10B, a second active region 108I, a first device isolation film 106, and a second device isolation film (hereinafter referred to as " first active region 108I ") under the plurality of bit line trenches 124 and element isolation trenches 134 ' 136 are partially removed to extend the bit line trench 124 and the element isolation trench 134 '. After the removal process is performed, the second isolation film 136 remains at a predetermined length (L2) under the element isolation trench 134 '. The first mask pattern 114 on the active pillars 108A and 108B and the first isolation layer 106 may be consumed by the removal process so that the height of the first mask pattern 114 may be lowered have.

상기 제거 공정은, 제2 활성 영역(108I), 제1 소자분리막(106) 및 제2 소자분리막(136)에 대해 동일하거나 유사한 식각 선택성을 갖는 식각제를 사용하여 단일 공정으로 수행될 수 있다. 또는, 예를 들어 제2 활성 영역(108I)을 먼저 식각하고, 제1 소자분리막(106) 및 제2 소자분리막(136)을 식각하는 방식과 같이, 순차적으로 2 단계 또는 3 단계로 나누어 수행할 수도 있다.The removal process may be performed in a single process using an etchant having the same or similar etch selectivity to the second active region 108I, the first device isolation film 106, and the second device isolation film 136. [ Alternatively, for example, the second active region 108I may be etched first and then the first and second isolation films 106 and 136 may be etched in two or three steps It is possible.

상기 제1 소자분리막(106) 및 제2 소자분리막(136)이 동일한 물질로 이루어진 경우, 상기 제거 공정에서 선택되는 식각제에 따라, 상기 복수의 비트 라인 트렌치(124) 및 소자분리용 트렌치(134')의 깊이가 상이하게 형성될 수도 있다. 다만, 이 경우에는, 도 11a 및 도 11b를 참조하여 하기에 설명할 매몰 비트 라인(150) 형성 공정에서, 깊이가 상이한 복수의 비트 라인 트렌치(124) 및 소자분리용 트렌치(134') 모두에 매몰 비트 라인(150)이 형성될 수 있도록 매몰 비트 라인(150)의 두께를 조절해야 한다.If the first and second isolation films 106 and 136 are made of the same material, the bit line trenches 124 and the isolation trenches 134 'May be formed to have different depths. However, in this case, in the process of forming the buried bit line 150 to be described later with reference to FIGS. 11A and 11B, both of the bit line trenches 124 and the element isolation trenches 134 ' The thickness of the buried bit line 150 must be adjusted so that the buried bit line 150 can be formed.

다음으로, 상기 제1 마스크 패턴(114)을 이온 주입 마스크로 이용하여, 상기 복수의 소자분리용 트렌치(134')의 저면 및 양 측면에서 노출된 제2 활성 영역(108I)에 제1 소스/드레인 영역(140) 형성을 위한 이온 주입 공정을 수행하여 고농도 도펀트(143) 영역을 형성한다. 상기 고농도 도펀트 영역(143)은 저농도 도펀트 영역(142)과 동일한 타입이 불순물 이온, 예들 들면 N-타입 불순물 이온으로 이루어질 수 있다. 그 결과, 제2 활성 영역(108I) 중 소자분리용 트렌치(134')의 하부 주위에서 기판(102) 내부에 형성되는 제1 소스/드레인 영역(140)이 얻어진다.Next, using the first mask pattern 114 as an ion implantation mask, the first source / drain regions are formed in the second active region 108I exposed at the bottom and both sides of the plurality of element isolation trenches 134 ' An ion implantation process for forming the drain region 140 is performed to form a region of the high concentration dopant 143. The heavily doped region 143 may be formed of the same type of impurity ions as the lightly doped region 142, for example, N-type impurity ions. As a result, a first source / drain region 140 is formed inside the substrate 102 around the bottom of the element isolation trench 134 'in the second active region 108I.

도 11a 및 도 11b를 참조하면, 상기 제1 소스/드레인 영역(140)이 형성된 결과물 상에, 도전 물질을 증착하여 상기 복수의 비트 라인 트렌치(124) 및 소자분리용 트렌치(134')의 내부를 채우는 도전층을 형성한다. 다음으로, 상기 도전층이 상기 복수의 비트 라인 트렌치(124) 및 소자분리용 트렌치(134')의 저면에만 남도록 상기 도전층의 불필요한 부분을 에치백에 의해 제거하여, 복수의 비트 라인 트렌치(124) 및 소자분리용 트렌치(134')의 저면에 남아 있는 도전층으로 이루어지는 복수의 매몰 비트 라인(150)을 형성한다.11A and 11B, a conductive material is deposited on the resultant structure in which the first source / drain region 140 is formed, and the conductive material is deposited on the inside of the plurality of bit line trenches 124 and the isolation trenches 134 ' Is formed. Next, an unnecessary portion of the conductive layer is removed by etch-back so that the conductive layer remains only on the bottom surfaces of the plurality of bit line trenches 124 and the element isolation trenches 134 ', thereby forming a plurality of bit line trenches 124 And a conductive layer remaining on the bottom surface of the element isolation trench 134 'are formed.

상기 매몰 비트 라인(150)은 하나의 제2 활성 영역(108I)에서 두 개의 활성 필라(108A, 108B) 사이를 가로지르며 연장된다. 하나의 제2 활성 영역(108I)에 포함되는 두 개의 활성 필라(108A, 108B)에 각각 구현되는 두 개의 단위 메모리 셀은 상기 매몰 비트 라인(150)과, 매몰 비트 라인(150)의 저면 주위에 형성되어 있는 하나의 제1 소스/드레인 영역(140)을 공유하게 된다. 즉, 하나의 제2 활성 영역(108I) 내에서 한 개의 활성 필라(108A)에서는 그 상부 표면에 형성되는 제2 소스/드레인 영역(44)(도 2a 참조)과 상기 제1 소스/드레인 영역(140)과의 사이에 한 개의 수직 채널이 형성될 수 있다. 또한, 상기 하나의 제2 활성 영역(108I) 내에서 다른 한 개의 활성 필라(108B)에서도 그 상부 표면에 형성되는 제2 소스/드레인 영역(44)(도 2a 참조)과 상기 제1 소스/드레인 영역(140)과의 사이에 한 개의 수직 채널이 형성될 수 있다.The buried bit line 150 extends across one of the two active pillars 108A, 108B in one second active region 108I. Two unit memory cells each implemented in two active pillars 108A and 108B included in one second active region 108I are formed between the buried bit line 150 and the buried bit line 150, And the first source / drain region 140 is formed. That is, in one active pillar 108A in one second active region 108I, the second source / drain region 44 (see FIG. 2A) and the first source / drain region 140 may be formed. Also in the one active region 108I, the second source / drain region 44 (see FIG. 2A) formed on the upper surface of the active pillars 108B and the first source / One vertical channel may be formed between the region 140 and the substrate.

상기 복수의 매몰 비트 라인(150)은 금속, 금속 질화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 매몰 비트 라인(150)은 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 및 루테늄(Ru)으로 이루어진 집단에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다. 또는, 상기 매몰 비트 라인(150)은 티타늄 질화물(TiN), 티타늄 질화물/텅스텐(TiN/W), 티타늄/티타늄 질화물(Ti/TiN), 텅스텐 질화물(WN), 텅스텐/텅스텐 질화물(W/WN), 탄탈륨 질화물(TaN), 탄탈륨/탄탈륨 질화물(Ta/TaN), 티타늄 실리콘 질화물(TiSiN), 탄탈륨 실리콘 질화물(TaSiN) 및 텅스텐 실리콘 질화물(WSiN)로 이루어진 집단에서 선택된 하나 이상의 금속 질화물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 복수의 매몰 비트 라인(150)은 확산 방지막(미도시)을 포함하는 다층 구조로 형성될 수 있다.The plurality of buried bit lines 150 may comprise a metal, a metal nitride, or a combination thereof. For example, the buried bit line 150 may be formed from a group of tungsten (W), aluminum (Al), copper (Cu), molybdenum (Mo), titanium (Ti), tantalum (Ta), and ruthenium And may include one or more metals selected. Alternatively, the buried bit line 150 may be formed of a material selected from the group consisting of titanium nitride (TiN), titanium nitride / tungsten (TiN / W), titanium / titanium nitride Ti / TiN, tungsten nitride WN, tungsten / tungsten nitride ), At least one metal nitride selected from the group consisting of tantalum nitride (TaN), tantalum / tantalum nitride (Ta / TaN), titanium silicon nitride (TiSiN), tantalum silicon nitride (TaSiN) and tungsten silicon nitride (WSiN) . In addition, the plurality of buried bit lines 150 may have a multi-layer structure including a diffusion prevention layer (not shown).

상기 복수의 매몰 비트 라인(150)은 상면이 제2 깊이(P2)에 형성될 수 있다. 또는, 그보다 높거나 낮게 형성될 수도 있다. 이러한 경우에도, 상기 복수의 매몰 비트 라인(150)의 상면은 기판(102)의 상면보다 낮게 형성되며, 상기 복수의 매몰 비트 라인(150)의 저면은 제2 소자분리막(136)의 저면보다 높게 형성된다.The plurality of buried bit lines 150 may have a top surface formed at a second depth P2. Alternatively, it may be formed higher or lower. In this case, the upper surfaces of the plurality of buried bit lines 150 are formed lower than the upper surface of the substrate 102, and the bottom surfaces of the plurality of buried bit lines 150 are formed higher than the bottom surface of the second isolation film 136 .

상기 복수의 매몰 비트 라인(150)은 제2 활성 영역(108I) 상에 위치되는 부분의 저면과 제1 소자분리막(106) 및 제2 소자분리막(136) 상에 위치되는 부분의 저면이 거의 동일 깊이에 위치되어 기판(102)의 상면으로부터의 거리가 대략 동일하게 형성될 수 있다. 또는, 도 10a 및 10b를 참조하여 상술한 공정에서, 제1 소자분리막(106), 제2 소자분리막(136) 및 기판(102)의 제2 활성 영역(108I)의 에치백 정도에 따라서, 상기 복수의 매몰 비트 라인(150)의 저면은 다른 깊이에 형성될 수도 있다. 이 경우, 동일한 깊이까지 에치백이 이루어지므로 결과적으로, 제2 활성 영역(108I) 상에 형성되는 매몰 비트 라인(150) 및 제2 소자분리막(136) 상에 형성되는 매몰 비트 라인(150)의 높이가 다를 수 있다.The plurality of buried bit lines 150 are formed so that the bottom surface of the portion located on the second active region 108I and the bottom surface of the portion located on the first isolation film 106 and the second isolation film 136 are substantially the same And the distance from the upper surface of the substrate 102 can be made approximately the same. 10A and 10B, depending on the degree of etch back of the first active region 108I of the first isolation film 106, the second isolation film 136, and the substrate 102, The bottom surfaces of the plurality of buried bit lines 150 may be formed at different depths. As a result, the height of the buried bit line 150 formed on the second active region 108I and the buried bit line 150 formed on the second isolation film 136 is reduced to the same level, Can be different.

도 12a 및 도 12b를 참조하면, 상기 매몰 비트 라인(150)이 형성된 결과물 전면에 상기 복수의 비트 라인 트렌치(124) 및 소자분리용 트렌치(134') 내부의 공간이 완전히 채워지도록 절연 물질을 증착한 후, CMP 공정을 이용하여 상기 기판(102)의 상면이 노출될 때까지 평탄화 공정을 행하여, 상기 복수의 비트 라인 트렌치(124) 및 소자분리용 트렌치(134') 내에서 상기 매몰 비트 라인(150)의 상부 공간을 채우는 매립 절연막(158)을 형성한다. 상기 매립 절연막(158)은 예를 들어 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막으로 이루어질 수 있다. 상기 CMP 공정 중에, 기판(102) 상부의 제2 마스크 패턴(114) 및 패드 산화막 패턴(112)이 제거될 수 있다. 또는, 별도의 공정으로 상기 제2 마스크 패턴(114) 및 패드 산화막 패턴(112)을 제거한 후, 상기 매립 절연막(158)을 형성할 수도 있다.12A and 12B, an insulation material is deposited on the entire surface of the resultant formed with the buried bit line 150 so that the spaces inside the plurality of bit line trenches 124 and the isolation trenches 134 ' A planarization process is performed until a top surface of the substrate 102 is exposed using a CMP process so that the bit line trenches 124 and the device isolation trenches 134 ' 150 are formed on the upper surface of the semiconductor substrate. The buried insulating film 158 may be formed of, for example, a silicon nitride film or a silicon oxide film. During the CMP process, the second mask pattern 114 and the pad oxide film pattern 112 on the substrate 102 may be removed. Alternatively, the buried insulating layer 158 may be formed after the second mask pattern 114 and the pad oxide layer pattern 112 are removed by a separate process.

상기 매립 절연막(158)은 각 하나의 제2 활성 영역(108I)에 포함된 두 개의 활성 필라(108A, 108B) 사이의 공간에서 상기 매몰 비트 라인(150)을 덮는다. 상기 매립 절연막(158)은 상기 복수의 매몰 비트 라인(150)의 위에서 비트 라인 트렌치(124) 및 소자분리용 트렌치(134') 내부 공간을 통해 복수의 활성 영역(108)을 가로지르면서 매몰 비트 라인(150)과 평행하게 연장된다.The buried insulating film 158 covers the buried bit line 150 in a space between two active pillars 108A and 108B included in each one second active region 108I. The buried insulating film 158 traverses the plurality of active regions 108 through the internal spaces of the bit line trenches 124 and the element isolation trenches 134 from above the plurality of buried bit lines 150, And extends in parallel with line 150.

도 13a 및 도 13b를 참조하면, 상술한 매몰 비트 라인(150) 형성 공정 후, 반도체 소자의 콘택 게이트(174CG) 및 워드 라인(174WL)을 형성하는 공정이 수행될 수 있다. 상기 매립 절연막(158) 형성 후, 노출된 기판(102)의 활성 필라들(108A, 108B) 상면에 제2 소스/드레인 영역(160) 형성을 위한 이온 주입이 수행될 수 있다.13A and 13B, a process of forming the contact gate 174CG and the word line 174WL of the semiconductor device may be performed after the buried bit line 150 is formed. After the formation of the buried insulating layer 158, ion implantation for forming the second source / drain region 160 may be performed on the upper surface of the active pillars 108A and 108B of the exposed substrate 102.

상기 매립 절연막(158) 상에 산화막 패턴(164)을 형성한 후, 도 1에 도시된 콘택 게이트(30CG, 도 1 참조)가 형성될 영역에 콘택 게이트 리세스(미도시)를 형성한다. 그 후, 상기 콘택 게이트 리세스(미도시)의 내벽에 게이트 절연막(172G)을 형성하기 위한 절연 물질 및 상기 게이트 리세스(미도시) 내부 공간을 채우면서 상기 기판(102)의 상면을 전제적으로 덮는 도전층(미도시)을 형성한다. 다음으로, 상기 도전층(미도시) 상에 캡핑 절연막(176) 패턴을 형성한 후, 상호 평행하게 연장되는 복수의 워드 라인(174WL)을 형성한다. After the oxide film pattern 164 is formed on the buried insulating film 158, a contact gate recess (not shown) is formed in an area where the contact gate 30CG (see FIG. 1) shown in FIG. 1 is to be formed. Thereafter, an insulating material for forming the gate insulating film 172G and an inner space of the gate recess (not shown) are filled in the inner wall of the contact gate recess (not shown) Thereby forming a conductive layer (not shown). Next, a pattern of the capping insulating layer 176 is formed on the conductive layer (not shown), and a plurality of word lines 174WL extending parallel to each other are formed.

상기 콘택 게이트(174CG)는 도 1에서의 x 방향과 y 방향과의 사이의 방향, 예를 들면 도 1에서 사선(DL) 방향을 따라 서로 이웃하는 두 개의 제2 활성 영역(108I) 사이에 위치된다. 그리고, 상기 이웃하는 두 개의 제2 활성 영역(108I)중 어느 하나의 제2 활성 영역(108I)에 포함된 한 개의 활성 필라(108A)로 구성되는 단위 메모리 셀과, 다른 한 개의 제2 활성 영역(108I)에 포함된 한 개의 활성 필라(108B)로 구성되는 단위 메모리 셀은 하나의 콘택 게이트(174CG)를 공유하게 된다.The contact gate 174CG is disposed between two adjacent second active regions 108I along the x-direction and the y-direction in FIG. 1, for example, along the oblique (DL) do. A unit memory cell including one active pillar 108A included in one of the two adjacent second active areas 108I and one active pillar 108A included in one of the two adjacent second active areas 108I, The unit memory cell including one active pillar 108B included in the memory cell 108I shares one contact gate 174CG.

다음으로, 베리드 콘택홀(184H) 및 커패시터 하부 전극(192)을 형성하는 공정이 수행될 수 있다.Next, a process of forming the buried contact hole 184H and the capacitor lower electrode 192 can be performed.

워드 라인(174WL) 및 캡핑 절연막(176)의 양 측벽에 절연 스페이서(178)를 형성한다. 상기 절연 스페이서(178)는 실리콘 질화막으로 이루어질 수 있다. 상기 절연 스페이서(178)가 형성된 기판(102)상의 전면에 평탄화된 절연막(180)을 형성한다. 상기 평탄화된 절연막(180) 및 캡핑 절연막(176)을 식각하고, 그 결과 노출되는 산화막 패턴(164)을 식각하여, 복수의 베리드 콘택홀(buried contact hole)(184H)을 형성한다. Insulating spacers 178 are formed on both sidewalls of the word line 174WL and the capping insulating film 176. [ The insulating spacer 178 may be formed of a silicon nitride film. A planarized insulating film 180 is formed on the entire surface of the substrate 102 on which the insulating spacer 178 is formed. The planarized insulating film 180 and the capping insulating film 176 are etched and the exposed oxide film pattern 164 is etched to form a plurality of buried contact holes 184H.

그 후, 상기 복수의 베리드 콘택홀(184H) 내부를 완전히 매립하는 도전층을 형성한 후, 상기 평탄화된 절연막(180)의 상면이 노출될 때까지 상기 도전층을 평탄화하여, 복수의 베리드 콘택홀(184H) 내에 복수의 베리드 콘택 플러그(184)를 형성한다.Thereafter, a conductive layer completely filling the plurality of buried contact holes 184H is formed, and then the conductive layer is planarized until the upper surface of the planarized insulating layer 180 is exposed, A plurality of buried contact plugs 184 are formed in the contact holes 184H.

상기 복수의 베리드 콘택 플러그(184)를 형성하기 위한 도전층은 도핑된 폴리실리콘으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 베리드 콘택 플러그(184)를 형성하기 위하여 도핑된 폴리실리콘을 복수의 베리드 콘택홀(184H) 내에 증착할 때, 상기 도핑된 폴리실리콘에 포함되어 있는 도펀트가 베리드 콘택홀(184H)을 통해 노출되는 제2 활성 영역(108I)에 확산되어, 제2 활성 영역(108I)의 상면에 제2 소스/드레인 영역(160) 형성을 위한 이온 주입이 이루어질 수 있다.The conductive layer for forming the plurality of buried contact plugs 184 may be formed of doped polysilicon. In this case, when the doped polysilicon is deposited in the plurality of buried contact holes 184H to form the plurality of buried contact plugs 184, the dopant contained in the doped polysilicon contacts the buried contact Drain region 160 may be diffused into the second active region 108I exposed through the hole 184H so that ion implantation for forming the second source / drain region 160 may be performed on the upper surface of the second active region 108I.

상기 복수의 베리드 콘택 플러그(184)에 각각 전기적으로 연결되는 복수의 커패시터 하부 전극(192)이 상기 베리드 콘택 플러그(184) 위에 형성된다. 복수의 스토리지 노드 홀(190H)이 형성된 희생 절연막 패턴(190)을 형성한 후, 상기 복수의 스토리지 노드 홀(190H) 내에 복수의 베리드 콘택 플러그(184)에 각각 접하는 복수의 하부 전극(192)을 형성한다.A plurality of capacitor lower electrodes 192 electrically connected to the plurality of buried contact plugs 184 are formed on the buried contact plugs 184. A plurality of lower electrodes 192 are formed in the plurality of storage node holes 190H in contact with the plurality of buried contact plugs 184 after the sacrificial insulating film pattern 190 having the plurality of storage node holes 190H is formed, .

다음으로, 도시하지는 않았으나, 상기 희생 절연막 패턴(190)을 제거하고, 복수의 하부 전극(192) 위에 각각 유전막 및 상부 전극을 형성하여 복수의 커패시터를 형성한다.Next, although not shown, the sacrificial insulating film pattern 190 is removed, and a plurality of capacitors are formed by forming a dielectric film and an upper electrode on the plurality of lower electrodes 192, respectively.

본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 의하면, 복수의 비트 라인 트렌치(124) 형성 공정 및 복수의 소자분리용 트렌치(134) 형성 공정 시, 포토 리소그래피 공정에서 원하지 않는 미스얼라인(misalign)이 발생되는 경우에도 복수의 제2 활성 영역(108I)에서 각각의 활성 필라(108A, 108B)의 폭을 균일하게 형성할 수 있다. 즉, 라인 형태의 제1 활성 영역(108) 상에 복수의 소자분리용 트렌치(134)를 형성하므로, 미스얼라인에 의한 활성 필라(108A, 108B)의 폭 산포를 감소시킬 수 있게 된다. 따라서, 콘택 게이트(174CG)의 채널 폭이 균일하게 형성되므로, 기판(102)상에 구현되는 복수의 단위 메모리 셀에서 전기적 특성 편차를 최소화할 수 있다.According to the method for fabricating a semiconductor device according to the embodiment of the present invention, in the process of forming the plurality of bit line trenches 124 and the process of forming the plurality of device isolation trenches 134, an undesired misalignment in the photolithography process The widths of the active pillars 108A and 108B in the plurality of second active regions 108I can be uniformly formed. That is, since a plurality of device isolation trenches 134 are formed on the first active region 108 in the form of a line, the width dispersion of active pillars 108A and 108B by misalignment can be reduced. Therefore, since the channel width of the contact gate 174CG is uniformly formed, electrical characteristic variations in the plurality of unit memory cells implemented on the substrate 102 can be minimized.

또한, 제2 소자분리막(136) 내에 매몰 비트 라인(150)을 자기 정합시켜 형성하므로, 제2 소자분리막(136) 내에 형성된 매몰 비트 라인(150)과 인접한 제2 활성 영역(108I) 사이에 전기적 단락이 일어날 가능성을 최소화할 수 있다.Since the buried bit line 150 is formed by self-aligning in the second isolation film 136, the buried bit line 150 formed in the second isolation film 136 and the adjacent second active region 108I can be electrically The possibility of a short circuit can be minimized.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자에서 셀 어레이 영역을 구성하는 구성 요소들의 3 차원적인 배치 관계를 보여주는 일부 사시도이다. 도 14에서 도 2a와 동일한 부호는 동일한 요소를 의미하며, 중복되는 설명은 생략한다.FIG. 14 is a partial perspective view showing a three-dimensional arrangement relationship of components constituting a cell array region in a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. FIG. In Fig. 14, the same reference numerals as those in Fig. 2A denote the same elements, and a duplicate description will be omitted.

도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 소자(200)는 기판(102)에 제1 소자분리막(106) 및 제2 소자분리막(136)에 의해 정의되어 있는 아일랜드 형상의 복수의 활성 영역(10)을 포함한다. 상기 복수의 활성 영역(10)은 각각 그 상면의 중앙부로부터 소정 깊이로 리세스 되어 있는 트렌치(10T)에 의해 기판(102)의 상면측에서 두 개의 활성 필라(10A, 10B)로 양분될 수 있다. 상기 복수의 활성 영역(10)에서 두 개의 활성 필라(10A, 10B)가 분기되는 부분에는 제1 소스/드레인 영역(42)이 형성된다. 상기 두 개의 활성 필라(10A, 10B)의 상면(12A, 12B)에는 각각 제2 소스/드레인 영역(44)이 형성될 수 있다. 14, a semiconductor device 200 according to the present invention includes a substrate 102 having a plurality of island-shaped active areas 10 defined by a first isolation layer 106 and a second isolation layer 136 ). The plurality of active regions 10 can be divided into two active pillars 10A and 10B on the upper surface side of the substrate 102 by the trenches 10T each recessed to a predetermined depth from the central portion of the upper surface thereof . A first source / drain region 42 is formed at a portion where the two active pillars 10A and 10B branch off from the plurality of active regions 10. A second source / drain region 44 may be formed on the top surfaces 12A and 12B of the two active pillars 10A and 10B, respectively.

복수의 매몰 비트 라인(20)은 한 개의 활성 영역(10)에서 활성 필라(10A, 10B)을 양분시키는 트렌치(10T)의 바닥부에 위치할 수 있다. 상기 복수의 매몰 비트 라인(20)은 기판(102) 내에서 복수의 활성 영역(10)의 단축(Y) 방향으로 연장되면서 활성 영역(10), 제1 소자분리막(106) 및 제2 소자분리막(136) 위를 지날 수 있다. A plurality of buried bit lines 20 may be located at the bottom of the trenches 10T to bisect the active pillars 10A, 10B in one active region 10. The plurality of buried bit lines 20 extend in the direction of the short axis Y of the plurality of active regions 10 in the substrate 102 while the active region 10, the first isolation film 106, Lt; RTI ID = 0.0 > 136 < / RTI >

매몰 비트 라인(20)은 제2 소자분리막(136)의 상면 위에 형성될 수 있다. 따라서, 매몰 비트 라인(20)의 하부에 제2 소자분리막(136)의 상면이 배치된다. 이의 제조 방법에 대해서는 도 15a 및 15b를 참조하여 하기에 상세히 설명한다.The buried bit line 20 may be formed on the upper surface of the second isolation film 136. Thus, the upper surface of the second isolation film 136 is disposed below the buried bit line 20. [ The manufacturing method thereof will be described in detail below with reference to Figs. 15A and 15B.

상기 활성 영역(10)에서 두 개의 활성 필라(10A, 10B)에는 각각 수직 채널이 형성되는 채널면을 제공하는 수직 측면(10CH)이 포함된다. 상기 수직 측면(10CH)은 상기 콘택 게이트(30CG)에 대면할 수 있다. The active pillars 10A and 10B in the active region 10 include a vertical side 10CH for providing a channel surface on which a vertical channel is formed. The vertical side 10CH may face the contact gate 30CG.

기판(102) 내에서 상기 콘택 게이트(30CG)의 저면은 상기 매몰 비트 라인(10)의 상면과 동일한 깊이에 형성될 수 있다. 따라서, 기판(102)의 상면인 활성 필라(10A, 10B)의 상면(12A, 12B)으로부터 상기 콘택 게이트(30CG)의 저면까지의 거리는 활성 필라(10A, 10B)의 상면(12A, 12B)으로부터 상기 매몰 비트 라인(20)의 상면까지의 거리와 동일할 수 있다. The bottom surface of the contact gate 30CG in the substrate 102 may be formed at the same depth as the top surface of the buried bit line 10. [ The distance from the top surfaces 12A and 12B of the active pillars 10A and 10B on the top surface of the substrate 102 to the bottom surface of the contact gate 30CG is larger than the distance from the top surfaces 12A and 12B of the active pillars 10A and 10B May be equal to the distance to the top surface of the buried bit line 20.

기판(102)의 상부에는 복수의 워드 라인(30WL)이 복수의 매몰 비트 라인(20)의 연장 방향에 직교하는 방향(도 14의 x 방향)으로 상호 평행하게 연장된다. 상기 복수의 워드 라인(30WL)은 각각 그 연장 방향을 따라 일렬로 배치되어 있는 복수의 콘택 게이트(30CG)와 전기적으로 연결될 수 있다. A plurality of word lines 30WL extend parallel to each other in a direction orthogonal to the extending direction of the plurality of buried bit lines 20 (x direction in FIG. 14). The plurality of word lines 30WL may be electrically connected to a plurality of contact gates 30CG arranged in a line along the extension direction thereof.

도 15a 및 도 15b는 도 14의 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 도 15a는 도 7a의 절단선 BX1 - BX1' 및 BX2 - BX2' 에 대응하는 단면도이다. 도 15b는 도 7a의 절단선 CY1 - CY1' 및 CY2 - CY2'에 대응하는 단면도이다.FIGS. 15A and 15B are views for explaining the method of manufacturing the semiconductor device of FIG. Fig. 15A is a sectional view corresponding to the cut lines BX1 - BX1 'and BX2 - BX2' in Fig. 7A. 15B is a cross-sectional view corresponding to the cut lines CY1-CY1 'and CY2-CY2' in Fig. 7A.

도 15a 및 도 15b를 참조하면, 상기 도 3a 내지 도 9b를 참조하여 상술한 이온 주입 공정이 동일하게 수행된 후, 수행되는 공정을 도시한다. 다만, 본 실시예의 이온 주입 공정에서는, 상기 비트 라인 트렌치(224)의 저면 주위의 제2 활성 영역(208I)에 제1 소스/드레인 영역(240)을 형성하기 위한 저농도 도펀트 영역(미도시)뿐 아니라 고농도 도펀트 영역(243)도 형성될 수 있다. 즉, 저농도 도펀트 영역(미도시) 및 고농도 도펀트 영역(243) 모두를 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 소스/드레인 영역(240)은 N-타입 불순물 이온의 주입에 의해 형성될 수 있다. 또한, 본 공정에 의한, 저농도 도펀트 영역(미도시) 형성은 선택적인 것으로, 목적하는 소자의 특성에 따라 생략될 수도 있다.Referring to FIGS. 15A and 15B, the ion implantation process described above with reference to FIGS. 3A to 9B is performed after the same process is performed. However, in the ion implantation process of this embodiment, only a low concentration dopant region (not shown) for forming the first source / drain region 240 in the second active region 208I around the bottom of the bit line trench 224 A high concentration dopant region 243 may be formed. That is, both the low concentration dopant region (not shown) and the high concentration dopant region 243 can be formed. For example, the first source / drain region 240 may be formed by implantation of N-type impurity ions. In addition, the formation of the lightly doped region (not shown) by this step is optional and may be omitted depending on the characteristics of the desired device.

다음으로, 상기 도 10a 및 도 10b를 참조하여 상술한 공정인, 상기 복수의 비트 라인 트렌치(224) 및 소자분리용 트렌치(234') 하부의 제2 활성 영역(208I), 제1 소자분리막(206) 및 제2 소자분리막(236)을 일부 제거하는 공정을 수행하지 않고, 바로 매몰 비트 라인(250)을 형성하는 공정이 수행된다. 상기 매몰 비트 라인(250)을 형성하는 공정은 도 11a 및 도 11b를 참조하여 상술한 공정과 동일하다. 상기 제1 소스/드레인 영역(240)이 형성된 결과물 상에, 도전 물질을 증착하여 상기 복수의 비트 라인 트렌치(224) 및 소자분리용 트렌치(234)의 내부를 채우는 도전층을 형성한다. 그 후, 에치백에 의하여, 복수의 비트 라인 트렌치(224) 및 소자분리용 트렌치(234)의 저면에 남아 있는 도전층으로 이루어지는 복수의 매몰 비트 라인(250)을 형성한다.Next, the second active region 208I under the plurality of bit line trenches 224 and the element isolation trenches 234 ', which is the process described above with reference to FIGS. 10A and 10B, The buried bit line 250 is formed without performing a process of partially removing the first isolation film 206 and the second isolation film 236. The process of forming the buried bit line 250 is the same as the process described above with reference to FIGS. 11A and 11B. A conductive material is deposited on the resultant structure in which the first source / drain regions 240 are formed to form conductive layers filling the bit line trenches 224 and the element isolation trenches 234. Thereafter, a plurality of bit line trenches 224 and a plurality of buried bit lines 250 made of conductive layers remaining on the bottom surfaces of the element isolation trenches 234 are formed by etch-back.

이후의 공정도 도 12a 내지 도 13b를 참조하여 상술한 공정과 동일하게 수행될 수 있다.The subsequent process can be performed in the same manner as the process described above with reference to Figs. 12A to 13B.

본 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 따르면, 복수의 비트 라인 트렌치(224) 및 소자분리용 트렌치(234') 하부에 대한 에치백 공정이 생략되므로 공정이 더욱 단순화될 수 있다. According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, since the etch back process for the portions under the plurality of bit line trenches 224 and the device isolation trenches 234 'is omitted, the process can be further simplified.

도 16은 본 발명의 기술적 사상에 의한 반도체 소자를 포함하는 메모리 모듈(1000)의 평면도이다. 16 is a plan view of a memory module 1000 including a semiconductor device according to the technical idea of the present invention.

상기 메모리 모듈(1000)은 인쇄회로 기판(1100) 및 복수의 반도체 패키지(1200)를 포함할 수 있다. The memory module 1000 may include a printed circuit board 1100 and a plurality of semiconductor packages 1200.

복수의 반도체 패키지(1200)는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자를 포함할 수 있다. 특히, 복수의 반도체 패키지(1200)는 앞에서 설명한 본 발명의 기술적 사상에 의한 도1 내지 도 15b에 도시된 반도체 소자들중에서 선택되는 적어도 하나의 반도체 소자의 특징적 구조를 포함할 수 있다. A plurality of semiconductor packages 1200 may include semiconductor devices according to embodiments of the present invention. In particular, the plurality of semiconductor packages 1200 may include a characteristic structure of at least one semiconductor device selected from the semiconductor devices shown in Figs. 1 to 15B according to the technical idea of the present invention described above.

본 발명의 기술적 사상에 따른 메모리 모듈(1000)은 인쇄회로 기판의 한쪽 면에만 복수의 반도체 패키지(1200)를 탑재한 SIMM(Single In-lined Memory Module), 또는 복수의 반도체 패키지(1200)가 양면에 배열된 DIMM(Dual In-lined Memory Module)일 수 있다. 또한, 본 발명의 기술적 사상에 따른 메모리 모듈(1000)은 외부로부터의 신호들을 복수의 반도체 패키지(1200)에 각각 제공하는 AMB(Advanced Memory Buffer)를 갖는 FBDIMM(Fully Buffered DIMM)일 수 있다. The memory module 1000 according to the technical idea of the present invention is a SIMM (Single In-Line Memory Module) having a plurality of semiconductor packages 1200 mounted on only one side of a printed circuit board or a plurality of semiconductor packages 1200, Or a dual in-line memory module (DIMM). In addition, the memory module 1000 according to the technical idea of the present invention may be a fully buffered DIMM (FBDIMM) having an AMB (Advanced Memory Buffer) that provides signals from the outside to a plurality of semiconductor packages 1200, respectively.

도 17은 본 발명의 기술적 사상에 의한 반도체 소자를 포함하는 메모리 카드(2000)의 개략도이다. 17 is a schematic view of a memory card 2000 including a semiconductor device according to the technical idea of the present invention.

상기 메모리 카드(2000)는 제어기(2100)와 메모리(2200)가 전기적인 신호를 교환하도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 제어기(2100)에서 명령을 내리면, 메모리(2200)는 데이터를 전송할 수 있다. The memory card 2000 may be arranged such that the controller 2100 and the memory 2200 exchange electrical signals. For example, if the controller 2100 issues a command, the memory 2200 can transmit data.

상기 메모리(2200)는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자를 포함할 수 있다. 특히, 메모리(2200)는 앞에서 설명한 본 발명의 기술적 사상에 의한 도1 내지 도 15b에 도시된 반도체 소자들 중에서 선택되는 적어도 하나의 반도체 소자의 특징적 구조를 포함할 수 있다. The memory 2200 may include a semiconductor device according to embodiments of the present invention. In particular, the memory 2200 may include a characteristic structure of at least one semiconductor device selected from the semiconductor devices shown in Figs. 1 to 15B according to the technical idea of the present invention described above.

상기 메모리 카드(2000)는 다양한 종류의 카드, 예를 들어 메모리 스틱 카드(memory stick card), 스마트 미디어 카드(Smart Media card, SM), 씨큐어 디지털 카드(Secure Digital card, SD), 미니-씨큐어 디지털 카드(mini-Secure Digital card, 미니 SD), 및 멀티미디어 카드(MultiMedia Card, MMC) 등과 같은 다양한 메모리 카드를 구성할 수 있다. The memory card 2000 may include various types of cards such as a memory stick card, a Smart Media card (SM), a Secure Digital card (SD), a Mini-Secure Digital A memory card, a mini-Secure Digital card, and a MultiMedia Card (MMC).

도 18은 본 발명의 기술적 사상에 의한 반도체 소자를 포함하는 시스템(3000)의 개략도이다. 18 is a schematic diagram of a system 3000 including a semiconductor device according to the technical idea of the present invention.

상기 시스템(3000)에서, 프로세서(3100), 메모리(3200), 및 입/출력 장치(3300)는 버스(3400)를 이용하여 상호 데이터 통신할 수 있다. In the system 3000, the processor 3100, the memory 3200, and the input / output device 3300 can communicate with each other using a bus 3400.

상기 시스템(3000)의 메모리(3200)는 RAM(Random Access Memory) 및 ROM (Read Only Memory)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 시스템(3000)은 플로피 디스크 드라이브(floppy disk drive) 및 CD(compact disk) ROM 드라이브와 같은 주변 장치(3500)를 포함할 수 있다. The memory 3200 of the system 3000 may include a random access memory (RAM) and a read only memory (ROM). In addition, the system 3000 may include a peripheral device 3500 such as a floppy disk drive and a CD (compact disk) ROM drive.

상기 메모리(3200)는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 반도체 소자를 포함할 수 있다. 특히, 상기 메모리(3200)는 앞에서 설명한 본 발명의 기술적 사상에 의한 도1 내지 도 15b에 도시된 반도체 소자들 중에서 선택되는 적어도 하나의 반도체 소자의 특징적 구조를 포함할 수 있다. The memory 3200 may include a semiconductor device according to embodiments of the present invention. In particular, the memory 3200 may include a characteristic structure of at least one semiconductor device selected from the semiconductor devices shown in FIGS. 1 to 15B according to the technical idea of the present invention described above.

상기 메모리(3200)는 프로세서(3100)의 동작을 위한 코드 및 데이터를 저장할 수 있다. The memory 3200 may store code and data for operation of the processor 3100. [

상기 시스템(3000)은 모바일 폰(mobile phone), MP3 플레이어, 네비게이션(navigation), 휴대용 멀티미디어 재생기(Portable Multimedia Player, PMP), 고상 디스크(Solid State Disk, SSD), 또는 가전 제품(household appliances)에 이용될 수 있다.The system 3000 may be implemented in a mobile phone, an MP3 player, a navigation device, a portable multimedia player (PMP), a solid state disk (SSD), or a household appliances Can be used.

이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Will be clear to those who have knowledge of.

10: 활성 영역 10A, 10B: 활성 필라
10T: 트렌치 10CH: 수직 측면
12A, 12B: 상면 20: 매몰 비트 라인
CP_20: 코아/페리 비트 라인 30CG: 콘택 게이트
30WL: 워드 라인 42: 제1 소스/드레인 영역
44: 제2 소스/드레인 영역 50: 베리드 콘택 플러그
100, 200: 반도체 소자 102: 기판
104: 트렌치 106: 제1 소자분리막
108: 제1 활성 영역 108A, 108B: 활성 필라
112: 패드 산화막 패턴 114: 제1 마스크 패턴
124: 비트 라인 트렌치 126: 절연막 라이너
130: 제2 마스크 패턴 134, 134': 소자분리용 트렌치
136: 제2 소자분리막 140: 제1 소스/드레인 영역
142: 저농도 도펀트 영역 143: 고농도 도펀트 영역
150: 매몰 비트 라인 158: 매립 절연막
160: 제2 소스/드레인 영역 164: 산화막 패턴
172G: 게이트 절연막 174CG: 콘택 게이트
174WL: 워드 라인 176: 캡핑 절연막
178: 절연 스페이서 180; 평탄화된 절연막
184H: 베리드 콘택홀 184: 베리드 콘택 플러그
190: 희생 절연막 패턴 190H: 스토리지 노드홀
192: 커패시터 하부 전극
10: active region 10A, 10B: active pillar
10T: Trench 10CH: Vertical side
12A, 12B: upper surface 20: buried bit line
CP_20: Core / Perry bit line 30CG: Contact gate
30 WL: word line 42: first source / drain region
44: second source / drain region 50: buried contact plug
100, 200: semiconductor element 102: substrate
104: trench 106: first element isolation film
108: first active region 108A, 108B: active pillar
112: pad oxide film pattern 114: first mask pattern
124: bit line trench 126: insulating film liner
130: second mask pattern 134, 134 ': element isolation trench
136: second isolation film 140: first source / drain region
142: low concentration dopant region 143: high concentration dopant region
150: buried bit line 158: buried insulating film
160: second source / drain region 164: oxide film pattern
172G: gate insulating film 174CG: contact gate
174 WL: word line 176: capping insulating film
178: Insulation spacer 180; The planarized insulating film
184H: buried contact hole 184: buried contact plug
190: sacrificial insulating film pattern 190H: storage node hole
192: capacitor lower electrode

Claims (10)

기판의 상면으로부터 제1 깊이를 가지고 제1 방향으로 연장되는 라인 형상의 복수의 제1 소자분리막들을 상기 기판에 형성하여, 상기 제1 방향으로 연장되는 라인 형상의 복수의 활성 영역을 정의하는 단계;
상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 연장되고 상기 제1 깊이보다 작은 제2 깊이를 가지며 제1 폭을 가지는 복수의 트렌치들을 형성하는 단계;
상기 복수의 트렌치들 중 일정 간격을 따라 선택되는 상기 복수의 트렌치들의 저면의 상기 기판을 식각하여 상기 제2 깊이보다 큰 제3 깊이를 가지는 복수의 소자분리용 트렌치들을 형성하는 단계;
상기 복수의 소자분리용 트렌치들의 하부에 절연 물질을 포함하는 제2 소자분리막을 형성하는 단계; 및
상기 복수의 트렌치들 및 상기 복수의 소자분리용 트렌치들의 저면에 매몰 비트 라인을 형성하는 단계;
를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
Forming a plurality of line-shaped first device isolation films on the substrate extending from the upper surface of the substrate to a first depth and extending in a first direction to define a plurality of line-shaped active regions extending in the first direction;
Forming a plurality of trenches extending in a second direction perpendicular to the first direction and having a second depth less than the first depth and having a first width;
Forming a plurality of device isolation trenches having a third depth greater than the second depth by etching the substrate on the bottom surface of the plurality of trenches selected at regular intervals among the plurality of trenches;
Forming a second device isolation layer including an insulating material below the plurality of device isolation trenches; And
Forming buried bit lines on the bottom surface of the plurality of trenches and the plurality of device isolation trenches;
Wherein the semiconductor device is a semiconductor device.
제1 항에 있어서,
상기 제2 소자분리막을 형성하는 단계에서,
상기 제2 소자분리막은 상기 복수의 소자분리용 트렌치들의 하부 및 측면에 노출되는 상기 기판을 산화시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
In the step of forming the second element isolation film,
Wherein the second isolation film is formed by oxidizing the substrate exposed on the bottom and side surfaces of the plurality of element isolation trenches.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 트렌치들을 형성하는 단계 후에,
상기 복수의 트렌치들 내에 절연막 라이너를 형성하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
After forming the plurality of trenches,
Forming an insulating film liner in the plurality of trenches;
Further comprising the step of:
제3 항에 있어서,
상기 복수의 소자분리용 트렌치들을 형성하는 단계는,
상기 복수의 트렌치들 중 상기 소자분리용 트렌치들이 형성될 영역의 상기 복수의 트렌치들을 노출시키는 개구부를 포함하는 마스크 패턴을 형성하는 단계;
상기 개구부에 의해 노출된 상기 복수의 트렌치들의 저면의 상기 절연막 라이너를 제거하는 단계; 및
상기 제거된 절연막 라이너에 의해 노출된 상기 복수의 트렌치들의 저면의 상기 기판을 식각하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
The method of claim 3,
Wherein forming the plurality of device isolation trenches comprises:
Forming a mask pattern including an opening for exposing the plurality of trenches in an area in which the element isolation trenches are to be formed among the plurality of trenches;
Removing the insulating film liner on the bottom surface of the plurality of trenches exposed by the opening; And
Etching the substrate on the bottom surface of the plurality of trenches exposed by the removed insulating film liner;
And forming a second insulating film on the semiconductor substrate.
제3 항에 있어서,
상기 제2 소자분리막을 형성하는 단계에서,
상기 제2 소자분리막은, 상기 복수의 소자분리용 트렌치들의 측벽에 형성되는 상기 절연막 라이너를 산화 방지막으로 하여 상기 복수의 소자분리용 트렌치들의 하부를 선택적으로 산화시키는 LOCOS 방식에 의하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
The method of claim 3,
In the step of forming the second element isolation film,
Wherein the second isolation film is formed by a LOCOS method for selectively oxidizing the bottoms of the plurality of element isolation trenches using the insulating film liner formed on the sidewall of the plurality of element isolation trenches as an oxidation prevention film A method of manufacturing a semiconductor device.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 소자분리용 트렌치들을 형성하는 단계에서,
상기 복수의 소자분리용 트렌치들은, 상기 제1 방향을 따라 교번적으로 선택되는 상기 복수의 트렌치들이 상기 복수의 활성 영역과 교차하는 영역 중 상기 제2 방향을 따라 교번적으로 선택되는 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
In forming the plurality of element isolation trenches,
The plurality of device isolation trenches are formed in an area alternately selected along the second direction among the plurality of trenches alternately selected along the first direction intersecting with the plurality of active areas Wherein the semiconductor device is a semiconductor device.
제1 항에 있어서,
상기 제2 소자분리막을 형성하는 단계 후에,
상기 복수의 트렌치들 저면의 상기 기판 및 상기 제1 소자분리막과, 상기 복수의 소자분리용 트렌치들의 저면의 상기 제2 소자분리막을 일부 식각하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
After forming the second isolation film,
Partially etching the substrate and the first isolation film on the bottom surface of the plurality of trenches and the second isolation film on the bottom surface of the plurality of isolation trenches;
Further comprising the step of:
제1 항에 있어서,
상기 제2 소자분리막을 형성하는 단계 이후에,
제1 소스 영역 및 드레인 영역을 형성하기 위한 이온 주입 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
After the step of forming the second element isolation film,
An ion implantation step for forming a first source region and a drain region;
Further comprising the step of:
제1 항에 있어서,
상기 매몰 비트 라인의 하면은 상기 제2 깊이보다 작은 깊이에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
And the bottom face of the buried bit line is located at a depth smaller than the second depth.
제1 항에 있어서,
상기 활성 영역은, 상기 복수의 소자분리용 트렌치들 사이에, 상기 복수의 트렌치들을 중심으로 양분되는 두 개의 활성 필라들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the active region comprises two active pillars between the plurality of device isolation trenches, wherein the active pillars are bisected about the plurality of trenches.
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